基于虚拟样机的大型船用甲板起重机结构动力学仿真研究

船用甲板起重机是一种设置在船舶甲板上的机械。这种起重机结构非常紧凑,使得船舶能拥有更多有效的甲板面积可以利用,对桥楼上的观察视线也影响较小再加之它操作简便,装卸效率高,机动灵活,作业前不需要繁杂的准备工作,故应用日渐广泛。20世纪以来,随着计算机技术突飞猛进的发展,计算机技术与数学、力学、图形学等完美结合,对工程机械的研发起到了大力促进的作用。但到目前为止,对船用甲板起重机的设计方法还是多采用静态设计为主,而对于动态效应还是考虑的不够周全,往往只是在设计过程中采取经验法的方法选取动载系数以此来考虑动载的影响,这就决定了计算出的动载效应和实际上的还存在着一定的差别。目前能行之有效的解决这一问题的方法是引入虚拟样机技术,利用计算机建立起所研究对象的虚拟样机模型,实现机械各机构、结构在各种不同工况下的仿真分析,这样就能较为真实的分析出实际机器在运行过程中的各种力学参数,从而实现全面分析考虑机械的整个运动状态的目的。本文主要进行以下几方面的研究： (1)船用甲板起重机刚-柔耦合虚拟样机建模技术研究。以刚-柔耦合动力学理论为基础,运用三维实体建模软件SolidWorks、有限元分析软件ANSYS以及动力学分析软件ADAMS建立船用甲板起重机整机结构的刚性体构件、柔性体构建以及刚-柔耦合模型。 (2)船用甲板起重机动态特征及载荷研究。运用多体系统动力学理论,建立船用甲板起重机各机构的动力学模型,计算起重机整机结构在不同工况下各个机构动作过程中所产生的动态载荷。 (3)船用甲板起重机典型作业工况的结构动力学仿真研究。 本文以300t大型船用起重机的实际项目为背景,利用SolidWorks、ADAMS、ANSYS等软件平台,结合刚-柔耦合建模方法,通过以上几个方面的研究实现起重机在不同工况下的动力学仿真,得到相关仿真分析数据,并且与常规分析方法进行了对比,证明了此技术计算结果的正确性,相对于改善传统的设计方法,该方法更加高效和准确。