考虑大变形的全地面起重机塔臂工况撑杆设计研究.pdf

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1、DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYfiSS士莩位文考虑大变形的全地面起重机塔臂工况撑杆设计研究机械制造及自动化作者姓名指导教师――答辩曰期—一—年月曰硕士学位论文考虑大变形的全地面起重机塔臂工况撑杆设计研究作者姓名张景坡学科、专业机械制造及自云力化学号指导教师苗明完成日期年月日大理工大嗲大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的

2、研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：考虑大变形的全地面起重机塔臂工况撑杆设计研究作者签名：政日期：？年月曰大连理工大学硕士学位论文摘要全地面起重机在能源、化工、抢险、码头等场所用途广泛，当在一些高度较高，作业覆盖区域较大的地方，主臂工况吊载满足不了需要，塔臂工况作为全地面起重机的重要工况，它的优势则可以在这种场合下得到发挥。由于塔臂工况产生大变形，利

3、用非线性有限元求解显得很必要。起重量是衡量起重机整机性能的一个重要标志，起重性能表是随机交付的重要技术文档。臂架等结构的强度是起重性能的重要影响因素，因此对于强度决定的起重性能的计算就显得尤为重要。前、后撑杆是为了满足塔臂的变幅要求而设计的起到支撑作用的杆件，在起臂过程、吊载过程、塔臂变幅过程都是必不可少的。其几何参数对臂架构件的强度会产生影响，所以研究撑杆的设计对臂架强度、关键铰点受力等力学性能的影响显得非常重要。本文以全地面起重机为研究对象，重点研究了强度决定的起重性能计算和撑杆设计对臂架力学

4、性能的影响。本文主要研究内容如下：了解全地面起重机的动作原理以及各作业工况下起重机的构成，根据全地面起重机塔臂工况的构成特点和受力情况建立全地面起重机塔臂工况的有限元模型；基于非线性大变形的基本理论，并根据程序结构构建程序的功能块，实现整体刚度矩阵组装，整体载荷组装，坐标矩阵装换，单元杆端抗力计算等功能。进一步釆用牛顿法进行迭代求解梁单元的非线性解，实现了基于梁的大变形理论的非线性节点力和变形的计算，并和计算结果进行比较验证程序的正确性；研究起重性能计算中用到的迭代算法以及怎么保证臂架变形后的工作

5、幅度是起重性能表中需要的工作幅度等，最终得到基于非线性的强度决定的起重性能表；通过臂架强度、关键铰点受力来评价前、后撑杆长度是否最优，以此来进行前、后撑杆的长度设计。研究表明，撑杆的几何参数对臂架强度等影响较大。同时，本文的研究成果被用到了全地面起重机的实际项目幵发当中，为全地面起重机塔臂工况的撑杆设计提供了一定的指导，该方法具有普遍意义和价值。关键词：全地面起重机；非线性有限元；起重性能计算；塔臂工况撑杆考虑大变形的全地面起重机塔臂工况撑杆设计研究，大连理工大学硕士学位论文考虑大变形的全地面起重

6、机塔臂工况撑杆设计研究目录躲識全地面起重机概述前、后撑杆设计概述研究现状起重性能计算的研究现状全地面起重机撑杆设计的研究现状课题背景与研究意义课题工作内容全地面起重机塔臂工况计算模型建立全地面起重机的结构介绍全地面起重机塔臂工况模型简化全地面起重机塔臂工况模型建立主臂模型简化及分析塔臂模型简化及分析前后撑杆模型简化及分析拉板简化及分析模型边界条件施加载荷组合分析边界条件施加本章小结起重性能迭代算法及其分析流程几何非线性程序流程梁的节点力计算非线性计算流程程序编写模块简介梁单元的强度理论强度决定的起

7、重性能计算算法大连理工大学硕士学位论文迭代算法介绍工作幅度拟合强度决定的起重性能的计算流程程序编写正确性验证建模说明应力分布及轴力图本章小结撑杆对臂架强度的影响研究主臂和塔臂受力及应力规律研究塔臂变幅角度对应力影响规律的研究塔臂长度对应力影响规律的研究撑杆对臂架强度的影响研究工况及结构参数撑杆对臂架强度的影响本章小结参考文献附录梁单元几何非线性有限元计算程序读硕士学位期间发表学术论文情况‘大连理工大学学位论文版权使用授权书大连理工大学硕士学位论文绪论概述全地面起重机概述全地面起重机综合了汽车起重机

8、行驶速度快、转移方便、可以随车编队和越野轮胎式起重机的越野性能、带载移动等优点，是将两者优势合二为一的新型特种设备。具有爬坡能力高、全轮转向、全桥驱动、适应性强、行驶速度快、支腿跨距大、离地间隙大、度全方位作业等功能，是一种极有发展前途的产品⑴。全地面起重机最早建于德国，通过几十年的快速发展，全地面起重机在其技术成熟度和产品性能方面己达到相当的水平。现在已形成利勃海尔、德马格、格鲁夫三足鼎立局面，它的市场主要有四大块欧洲市场、北美市场、日本市场和中国市场。中国于世纪年代末才开始引进