液压起重机吊臂结构建模及有限元分析1

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1、毕业设计(论文)开题报告学生姓名：学号：专业：机械设计制造及其自动化设计(论文)题目：液压起重机吊臂结构建模及有限元分析指导教师:年月日毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述文献综述1.课题背景液压起重机（本文特指液压船用起重机），是船上的一种大甲板机械，它是一种船舶装卸货物的设备，是船舶上普遍使用的一种装卸货设备。吊臂在船用起重机上是最重要的金属结构部件，也是主要受力构件，吊臂的结构设计直接决定着整个起重机的外观和性能。吊臂结构设计的质量是起重机作业性能和安全

2、的保证，因此在吊臂设计时对吊臂进行受力计算和结构分析计算是十分必要的。在起重机吊臂的设计中，尤其中小吨位的吊臂设计，通常采用传统的力学方法，计算复杂，需投入较多的人力及时间，且计算精度较低，计算时仅考虑几个危险截面的强度，有一定的局限性。因此本文将引入以ANSYS软件为工具的有限元分析方法。2.有限元分析2.1发展历史在20世纪40年代初期首次提出。1941年赫兰尼可夫（A.Hrenikoff）提出用隔栅的集合体表示二维与三维的结构体。1943年库兰特（R.Courant）也应用了“单元”的法则。到了20世纪50年代，由于工程上的需要

3、，特别是高速电子计算机的出现与应用，有限元法得以迅速发展，并得到愈来愈广泛的应用。1960年克拉夫（R.W.Clough）首先提出“有限元法”。近年来，在计算机程序的编制方面，也有了非常大的发展。由于有限元法的通用性，它已经成为解决各种问题的强有力和灵活通用的工具。因此不少国家编制了大型通用的计算机程序，如：SAP、ADINA、ANSYS、ABAQUS、COSMOS等。2.2基本思想首先，将表示结构的连续体离散为若干个子域（单元），单元之间通过其边界上的结点相连接成组合体。其次，用每个单元内所假设的近似函数分片地表示全求解域内待求的未

4、知场变量。毕业设计（论文）开题报告单元内的近似函数用未知场变量函数在单元各个结点上的数值和与其对应的插值函数表示。最后，通过和原问题数学模型等效（基本方法、边界条件）的变分原理或加权余量法，建立求解基本未知量的代数方程组或常微分方程组，应用数值方法求解，从而得到问题答案。有限元分析实际问题的主要步骤为：建立模型，推导有限元方程式，求解有限元方程组，数值结果表示。3.国内外有限元软件发展状况及趋势3.1发展状况国际上早在60年代初就开始投入大量的人力和物力开发有限元分析程序，但真正的CAE软件是诞生于70年代初期，而近15年则是CAE软

5、件商品化的发展阶段，CAE开发商为满足市场需求和适应计算机硬、软件技术的迅速发展，在大力推销其软件产品的同时，对软件的功能、性能，用户界面和前、后处理能力，都进行了大幅度的改进与扩充。1964年初崔俊芝院士研制出国内第一个平面问题通用有限元程序。20世纪60年代到70年代，国内的有限元方法及有限元软件诞生后，应用于多个领域。20世纪70年代中期，大连理工大学研制出JEFIX有限元软件，航空工业部研制出HAJIF系列程序。上世纪90年代以来，大批国外CAE软件涌入国内市场，遍及各个领域，国外专家则深入到大学、院所、企业和工厂，因此使得国

6、内自主研发的CAE软件受到强烈打击，以至于在上世纪最后十几年自主创新的步伐变得异常缓慢，也与国外CAE软件拉开差距。直到进入21世纪后，国内自主知识产权CAE软件才市场化，各知名大学与公司CAE软件开发得到迅速发展。3.2发展趋势3.2.1从单纯的结构力学计算发展到求解许多问题有限元分析方法最早是从结构化矩阵分析发展而来，逐步推广到板、壳和实体等连续体固体力学分析，实践证明这是一种非常有效的数值分析方法。而且从理论上也已经毕业设计（论文）开题报告证明，只要离散求解对象足够小，所得的解就可足够逼近于精确值。3.2.2由求解线性工程问题进

7、展到分析非线性问题随着科学技术的发展，线性理论已经远远不能满足设计的要求。仅靠线性计算理论就不足以解决遇到的问题，只有采用非线性有限元算法才能解决。为此近年来国外一些公司花费大量人力和物力开发了诸如ABQUS、ADINA等求解非线性问题的软件，并得到广泛应用。3.2.3增强可视化的前置建模和后置数据处理功能随着数值分析方法的逐步完善，尤其是计算机运算速度的飞速发展，整个计算系统用于求解运算的时间越来越少，而数据准备和运算结果的问题日益突出。因此目前几乎所有的商业化有限元程序系统都有功能很强的前置建模和后置数据处理模块。4.结构的有限元

8、分析为了保证吊臂结构的正常工作，一般需要考虑如下要求：强度要求：在规定载荷作用下，结构应当不被破坏，即结构应有足够的抵抗破坏的能力。刚度要求：在载荷作用下，结构即使有足够的强度，但若变形过大，仍不能正常工作。因此刚度要求