大長細(xì)比桁架式起重臂的非線性相似設(shè)計(jì).pdf

1、對于工程領(lǐng)域中具有大長細(xì)比及明顯非線性特征的大型起重機(jī)械的臂架系統(tǒng)，國內(nèi)通過類比、仿制方法解決單機(jī)設(shè)計(jì)與制造問題，缺乏具體的設(shè)計(jì)方法和理論基礎(chǔ)。近年來隨著計(jì)算機(jī)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(jì)、有限元設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，使起重機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)入了一個新的階段。但該類方法屬于一種“后期設(shè)計(jì)”方法，即在產(chǎn)品已有初步結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行校核改進(jìn)或數(shù)值優(yōu)化，仍然沒有解決上述問題。
　　為降低設(shè)計(jì)成本，提高設(shè)計(jì)效率，加強(qiáng)對

2、優(yōu)化后的標(biāo)桿產(chǎn)品的繼承性，實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)，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(biāo)產(chǎn)品的非線性相似設(shè)計(jì)方法。課題源于國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目《大長細(xì)比起重臂的非線性相似設(shè)計(jì)機(jī)理及系統(tǒng)相似動力學(xué)分析方法研究》（項(xiàng)目批準(zhǔn)號:51475068），主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)以大長細(xì)比結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛的履帶起重機(jī)主臂為研究對象，分析其受力特點(diǎn)，建立主臂在載荷組合Ⅱ，起升與回轉(zhuǎn)運(yùn)

3、動同時進(jìn)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(jìn)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(jìn)行無量綱化處理建立基于局部坐標(biāo)系的單元相似準(zhǔn)則，采用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法將局部坐標(biāo)系參數(shù)轉(zhuǎn)換到整體坐標(biāo)系得到全局坐標(biāo)系下的非線性相似準(zhǔn)則。
　　(3)由得到的非線性相似準(zhǔn)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(jì)目標(biāo)主弦桿截面積的相似設(shè)計(jì)

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(jì)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(jìn)行了相似設(shè)計(jì)。
　　以現(xiàn)有的較為成熟的QUY750履帶起重機(jī)為原型產(chǎn)品，對其進(jìn)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(zhǔn)則及臂架結(jié)構(gòu)非線性設(shè)計(jì)方法，通過原型QUY750履帶起重機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)對1350t履帶起重機(jī)桁架臂進(jìn)行相似設(shè)計(jì)。對比LR11