移动载荷作用的复杂箱型梁端部构形优化

装配式建筑构件综合安装和冶金生产线常用的起重机箱型主梁端部变截面焊缝处存在明显应力集中,在变载荷作用下,会产生疲劳裂纹的构形不合理问题。以起重机箱型主梁为研究对象,建立了合理的有限元主梁参数化模型,并对其进行静力学分析。并通过有限元软件模拟箱型梁在移动载荷作用下的瞬态响应,得到箱型梁跨中的位移响应和端部应力响应。最后根据分析结果,采用热点应力法构建端部最大应力表达式,在保证箱型梁质量增加较小以及其他约束条件下,以端部应力最小为优化目标,建立优化模型,通过优化使箱型梁端部应力满足强度条件。将优化方案与初始方案对比,验证了优化方案的可行性。

复杂受力带筋卷筒结构分析与最优设计

采用空间薄壁板壳元与空间梁元混合离散模型对大吨位起重机钢丝绳缠绕卷筒进行有限元分析,将有限元方法与进退法优化方法耦合形成数值算法进而对卷筒进行优化设计。有限元分析按最危险工况进行载荷组合并全面考虑复杂外载荷影响。通过优化,使影响卷筒自重的筒壁厚度下降,得到受力复杂的带内筋板大型卷筒在满足包括稳定性要求在内的各项工程约束条件下的最佳设计。

温度场分析的重构核粒子边界无单元法

将重构核粒子法和Laplace方程的边界积分方程方法结合,提出温度场分析的重构核粒子边界无单元法。推导Laplace方程边值问题的重构核粒子边界无单元法公式,建立相应的重构核粒子边界无单元法离散化方程。重构核粒子法构造的形函数具有不低于核函数的高阶光滑性,能精确重构插值点多项式的真值。数值算例表明,温度场分析的重构核粒子边界无单元法既有无网格方法的优势,又具有较高精度。

桁架式臂架布局优化设计

针对我国内河港口用回转起重机的桁架式臂架，选择其外形尺寸、臂架各段节间数和杆件截面积等不同性质的设计变量，将它们置于同一设计空间，并同时考虑所有工程约束条件，进行结构布局优化设计。采用离散变量优化方法和有限元分析相结合的程序，取得了空间桁架式臂架的最佳结构布局。

基于改进响应面法的桁架结构的可靠性分析

在对现有结构可靠度计算方法进行深入研究的基础上,文中提出了一种结构可靠度计算方法,以便能将桁架结构可靠度分析更加高效。这种分析方法是通过改进的响应面法进行的,旨在减少桁架结构可靠度计算中涉及的计算工作量,并利用APDL命令流对桁架结构进行建模。在不能或难以获得功能函数与其变量之间明确表达式的复杂结构中,应用Matlab-Ansys数据交互寻找一个合适的、能够近似等于原始功能函数的显式功能函数式(RSF)代替原始的、近似隐式的功能函数(LSF),获得显式功能函数式(RSF)后分别使用Ansys中PDS模块的蒙特卡洛法-响应面分析法(MCS-RSM)混合模拟法和遗传算法(GA)进行迭代计算可靠性指标和设计点,并以桁架结构为算例进行分析比较。结果表明:使用Matlab-Ansys数据交互较易获得显式功能函数式(RSF),遗传算法(GA)可将计算效率提高95%以上。

基于组合代理模型的箱形梁轻量化设计

文中针对常见的3种代理模型多项式响应面(RSM)、径向基(RBF)神经网络以及Kriging模型在结构优化中的代理效果进行对比研究。以桥式起重机箱形梁轻量化为例,分析了3种代理模型在确定系数下的代理效果,并以此为依据提出了1种适用于该优化案例的组合代理模型。最终,以智能算法与梯度算法的组合算法对得到的4种代理模型寻优,并将寻优结果通过有限元模型进行验证。实际工程案例表明,基于代理模型的结构优化算法,在保证优化效果的前提下,大幅度提高了优化效率。

适用于桁架结构优化设计的一种有效方法

本文针对桁架结构优化设计时存在多种离散变量和多种约束条件的情况,将改进的离散变量直接搜索方法与结构有限元分析相结合,形成了适用于桁架结构设计的优化方法MADOP,同时研制了该方法的应用软件。通过对两个桁架结构优化设计表明,本方法是十分有效的。

势问题的重构核粒子边界无单元法

将重构核粒子法和势问题的边界积分方程方法结合,提出了势问题的重构核粒子边界无单元法。推导了势问题的重构核粒子边界无单元法的公式,研究其数值积分方案,建立了重构核粒子边界无单元法的离散化边界积分方程,并推导了重构核粒子边界无单元法的内点位势的积分公式。重构核粒子法形成的形函数具有重构核函数的光滑性,且能再现多项式在插值点的精确值,所以该方法具有更高的精度。最后给出了数值算例,验证了所提方法的有效性和正确性。

弹性力学的重构核粒子边界无单元法与有限元的耦合法

将重构核粒子边界无单元法(RKP-BEFM)与有限元法(FEM)耦合,形成求解具有区域特征的弹性力学问题的重构核粒子边界无单元与有限元的耦合方法RKP-BEF/FE.推导了重构核粒子边界无单元与有限元耦合方法的离散化公式,建立了节点未知量的耦合方程.重构核粒子边界无单元法和有限单元法的较高精度保证了这一直接耦合方法的成功实现与求解精度.最后给出了平面问题的数值算例,验证了提出的耦合方法RKP-BEF/FE的有效性.

门式起重机运行碰撞稳定性分析

通过实例分析，指出运行碰撞工况有时比规范确定的稳定性验算工况具有更大的倾翻趋势，从而引起设计师对这一工况稳定性计算的重视。

全地面起重机固定副臂索载强度分析

大型全地面起重机主臂和固定副臂组合形式使得臂架整体长度增大,形成典型的双向压弯结构,因此必须考虑搭在臂架背脊的起升绳分布张力对结构强度的影响。采用有限元非线性分析方法对固定副臂进行大变形受力分析,得到了改变副臂安装角和改变主臂仰角两种作业模式对应的分析结果,为全地面起重机的吊装安全性提供了分析依据。

板型吊梁应力场的有限元数值解

由于板型吊梁形状不规则 ,传统方法不能求出其令人信服的应力值。本文用有限元数值解法得出其应力场 。

门式起重机运行制动力矩与制动安全性计算

从门式起重机运行安全着手，结合起重机设计规范，介绍大车运行机构制动器制动力矩的确定过程和正确计算方法。

铸造起重机升降故障状态制动行程分析

针对同时装设工作制动器和安全制动器的铸造起重机起升机构,分析在传动链发生故障的情况下高温钢水包的下滑量和倾斜量,对安全制动器与工作制动器同时上闸和安全制动器滞后于工作制动器上闸的2种工况产生的制动距离和钢水包的可能倾斜程度进行了比较,从而为制动系统制动时间的控制提供依据,保证所吊物品和起重机自身的安全。

塔式起重机标准节内力分析

建立了塔式起重机标准节模型,分析了在3种工况下的内力。得出的主要结论是标准节的轴向力由立柱承担,腹杆主要承担剪力和平行于塔身轴线的扭矩。

全地面起重机副臂非线性屈曲分析

针对目前较多研究仅考虑单一载荷作用下副臂失稳的情况,在考虑副臂受到吊重、自重、风载荷、离心力与水平惯性力等多种载荷共同作用时,进行副臂的特征值屈曲与非线性屈曲有限元分析,得到吊重在主臂最大工作幅度时副臂的屈曲上限载荷、杆件受力状况及副臂稳定性收敛图,为副臂结构设计提供依据。

塔式起重机塔身全载荷工况非线性屈曲分析

塔式起重机塔身属高耸杆系结构,其屈曲失稳导致的工作垮塌失效颇为常见。针对目前较多研究仅考虑单一载荷作用下塔身失稳的情况,在考虑塔身受到的吊重与其倾翻力矩、配重垂直载荷、风载荷、离心力、回转阻力与水平惯性力等多种载荷共同作用下,通过特征值屈曲与非线性屈曲有限元分析,得到吊重在臂架最大工作幅度时的塔身屈曲上限载荷、杆件受力状况及塔身稳定性收敛图,从而为塔身结构设计提供依据。

一种基于面向对象的桁架臂架建模方法

针对桁架臂架系统组合形式多、建模效率低和模型重用困难等问题,将面向对象编程技术应用于桁架臂架建模中,在参数化建模的基础上改进并提出了一种通用化、模块化的桁架臂架快速建模方法,为桁架臂架系统模块化仿真设计提供了方法基础,提高了桁架臂架系统的研发效率。最后利用Visual Basic 2005作为编程平台,以全地面起重机桁架副臂为例,验证该方法的正确性和可行性。

核电起重机起升故障动态特性研究

根据核电起重机起升机构的特殊构造,建立了核电起重机在吊重离地起升发生断绳故障时机构与桥架结构耦合的弹性多体动力学模型。考虑到2套独立构造、同步驱动吊钩升降的起升卷绕系统的均衡杠杆两端,正常设置受压缓冲装置或假设去掉缓冲装置这2种情况,用Matlab\Simulink工具箱对1根钢丝绳突然断开的故障状态进行仿真对比,验证了核电起重机起升机构设置缓冲减振装置的优越性,其使作业突发故障时机构和主梁结构的振动得到减缓和控制,提高了核电起重机的故障作业安全性。

铸造起重机桥架结构分析与局部改进

铸造起重机载荷谱系数大、使用频繁、工作级别高,其桥架在作业时承受繁重的载荷作用。对于薄板焊接的桥架结构而言,构造复杂的部位会存在应力集中问题。针对传统计算很难周全考虑和准确评价桥架结构复杂部位应力分布规律的情况。采用有限元分析方法,在建立逼近真实的离散化模型的基础上,通过有限元分析软件,对现有的铸造起重机的桥架进行了力学性能分析,并和传统计算结果加以对比研究。在此基础上,对桥架结构局部构造的合理性进行评价与改进,使设计方案得到优化,保证铸造起重机桥架结构的工作安全性。