大長細比桁架式起重臂的非線性相似設(shè)計.pdf

1、對于工程領(lǐng)域中具有大長細比及明顯非線性特征的大型起重機械的臂架系統(tǒng)，國內(nèi)通過類比、仿制方法解決單機設(shè)計與制造問題，缺乏具體的設(shè)計方法和理論基礎(chǔ)。近年來隨著計算機及有限元等數(shù)值方法的發(fā)展，出現(xiàn)了諸如優(yōu)化設(shè)計、有限元設(shè)計、模塊化設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法，使起重機的設(shè)計進入了一個新的階段。但該類方法屬于一種“后期設(shè)計”方法，即在產(chǎn)品已有初步結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)上進行校核改進或數(shù)值優(yōu)化，仍然沒有解決上述問題。
　　為降低設(shè)計成本，提高設(shè)計效率，加強對

2、優(yōu)化后的標桿產(chǎn)品的繼承性，實現(xiàn)快速設(shè)計，本文針對經(jīng)典相似理論在非線性領(lǐng)域存在理論不完善而導(dǎo)致應(yīng)用受限的問題，研究了大變形條件下基于原型產(chǎn)品的目標產(chǎn)品的非線性相似設(shè)計方法。課題源于國家自然科學(xué)基金資助項目《大長細比起重臂的非線性相似設(shè)計機理及系統(tǒng)相似動力學(xué)分析方法研究》（項目批準號:51475068），主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)以大長細比結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛的履帶起重機主臂為研究對象，分析其受力特點，建立主臂在載荷組合Ⅱ，起升與回轉(zhuǎn)運

3、動同時進行時變幅與回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的受力模型。
　　(2)在假設(shè)原型產(chǎn)品各需求參數(shù)均已知的前提下，基于相似理論通過引入位移勢函數(shù)對有限元基本方程組進行勢函數(shù)表示，并對位移勢函數(shù)表示的有限元方程組進行無量綱化處理建立基于局部坐標系的單元相似準則，采用坐標轉(zhuǎn)換的方法將局部坐標系參數(shù)轉(zhuǎn)換到整體坐標系得到全局坐標系下的非線性相似準則。
　　(3)由得到的非線性相似準則，依據(jù)穩(wěn)定性原則以原型產(chǎn)品為基礎(chǔ)，推導(dǎo)得到設(shè)計目標主弦桿截面積的相似設(shè)計

4、方法;依據(jù)桁架結(jié)構(gòu)的剛度要求推導(dǎo)得到臂架的寬度和高度的相似設(shè)計方法;探討了腹桿的布置形式，選取交叉焊接的W型結(jié)構(gòu)，并通過跨距對腹桿與主弦桿的夾角及腹桿長度進行了相似設(shè)計。
　　以現(xiàn)有的較為成熟的QUY750履帶起重機為原型產(chǎn)品，對其進行特征值屈曲分析和非線性屈曲分析求得各所需參數(shù)。應(yīng)用上述研究所建立的非線性相似準則及臂架結(jié)構(gòu)非線性設(shè)計方法，通過原型QUY750履帶起重機結(jié)構(gòu)參數(shù)對1350t履帶起重機桁架臂進行相似設(shè)計。對比LR11