某800t海上桅桿式起重機(jī)動(dòng)態(tài)特性分析與多目標(biāo)優(yōu)化.pdf

1、桅桿式起重機(jī)在傳統(tǒng)吊裝設(shè)備中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于海洋工程領(lǐng)域的大噸位海上桅桿式起重機(jī)在國(guó)外的需求量越來(lái)越大，而在我國(guó)的自主研發(fā)才剛剛起步。區(qū)別于陸用起重機(jī)和船用起重機(jī)，海洋環(huán)境增加了海上起重機(jī)的作業(yè)難度，其結(jié)構(gòu)需具備更強(qiáng)的沖擊強(qiáng)度，考慮船舶運(yùn)動(dòng)載荷的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析方法仍有待完善。本文以800t海上桅桿式起重機(jī)為研究對(duì)象，分析多工況下其結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性并進(jìn)行優(yōu)化。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1）結(jié)合目標(biāo)起重機(jī)的結(jié)構(gòu)特征，對(duì)吊臂、轉(zhuǎn)臺(tái)和定

2、柱等組件進(jìn)行受力分析和載荷計(jì)算，在對(duì)比船舶運(yùn)動(dòng)載荷的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法和數(shù)值分析方法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用AQWA分析環(huán)境載荷入射方向?yàn)?0度時(shí)起重作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)方向?qū)Υw運(yùn)動(dòng)的影響，確定了結(jié)構(gòu)分析中的船舶運(yùn)動(dòng)載荷。
　　2）基于有限元非線性分析理論，運(yùn)用Hypermesh定義起重機(jī)各組件的MPC非線性接觸，并將整機(jī)有限元裝配模型的.cdb數(shù)據(jù)傳遞至ANSYS中，分析起重機(jī)的多工況靜強(qiáng)度和穩(wěn)定性。結(jié)果表明，56.4度/800t吊裝為起重作業(yè)的危

3、險(xiǎn)工況，吊臂和定柱的厚度分布有待優(yōu)化。
　　3）基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中的多自由度系統(tǒng)振動(dòng)理論，由ANSYS的模態(tài)分析結(jié)果研究不同吊裝角度對(duì)整機(jī)自振特性的影響；由諧響應(yīng)分析結(jié)果研究0~20HZ范圍內(nèi)船舶運(yùn)動(dòng)激勵(lì)對(duì)起重機(jī)動(dòng)態(tài)特性的影響；調(diào)用船舶運(yùn)動(dòng)載荷的.CSV數(shù)據(jù)，采用Newmark-β法計(jì)算起重機(jī)的瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，研究載荷的聯(lián)合作用對(duì)起重機(jī)動(dòng)態(tài)特性的影響。結(jié)果表明，船舶運(yùn)動(dòng)激勵(lì)與整機(jī)第1階固有頻率產(chǎn)生共振；56.4度/800t吊裝工況下

4、，主鉤卸載的瞬間吊臂末端的振動(dòng)最強(qiáng)，且該處的沖擊強(qiáng)度有待提高。
　　4）采用基于Design Explorer和Altair Optistruct的聯(lián)合優(yōu)化技術(shù)，設(shè)定由局部至整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)路線，以輕量化為優(yōu)化目標(biāo)，同時(shí)兼顧結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，采用迭代算法、篩選法、MOGA法和NLPQL法，實(shí)現(xiàn)吊臂、轉(zhuǎn)臺(tái)乃至關(guān)鍵零部件的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)比分析優(yōu)化前后起重機(jī)的靜動(dòng)態(tài)性能；針對(duì)減重引起的吊臂振動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)象，提出了一個(gè)減振隔離器的設(shè)計(jì)方案。