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门座起重机作为现代装卸作业的主要工具之一,其安全性能是近几年来各企业和高校以及国家相关检测部门所关心的热点问题。其中,对门座起重机金属结构的寿命进行预测是确保其安全工作的重要手段之一。
目前,国内外对金属机构的剩余安全寿命的研究有很多,但是大多数都着手于理论算法方向。另外,近几年来,虚拟样机技术得到越来越多的重视,其强大的功能已经运用到国内外各个领域,但是尚未发现将其运用到起重机金属结构安全寿命预测中。针对以上问题,本课题研究一种基于虚拟样机技术的门座起重机金属结构寿命预测系统。
本课题的研究对象为四连杆组合臂架式门座起重机,结合武汉理工大学智能仪器与测试技术实验室的“起重机金属结构无线监测系统”项目,充分利用与虚拟样机对应的物理样机采集的运动状态参数(起重量、幅度、回转角度等)以及动载检测工况与静载检测工况下的危险部位应力值,对虚拟样机的仿真数据进行验证。所以,本论文首先对物理样机的采集系统进行简要介绍,确定布点位置与检测工况。
建立合理的、精度较高的虚拟样机模型是保证本寿命预测系统的第一步。本课题运用SolidWorks、ANSYS和ADAMS软件建立了刚-柔耦合的虚拟样机模型。对刚性体和柔性体建模技术的关键问题进行了研究。
在ADAMS中对以上刚-柔耦合模型进行运动学和动力学仿真,完成了基本的模型校验之后,结合上述的物理样机采集的数据对虚拟样机仿真结果做进一步的验证,以确保模型的合理性与有效性。
对比各种主流金属结构寿命预算方法,在对本课题所利用的名义应力法的基本理论进行阐述之后,针对本系统的特点,设计人性化界面与系统数据库,最终完成基于虚拟样机的门座起重机金属结构安全寿命评估系统的开发。最后给出应用实例,并且分析不同工况的寿命预算结果,对该起重机的日常作业提出改善建议,以延长其使用寿命。