基于SolidWorks和ANSYS的大型全回转架梁起重机结构强度分析

为合理设计某大型全回转架梁大起重力矩起重机的金属结构,利用SolidWorks对其整机各个部分进行三维建模并导入ANSYS软件中,对其整机结构进行有限元分析. 该方法充分利用SolidWorks快速准确建模的特长,很好地解决ANSYS建模能力不足的问题,不仅有效提高建模速度和模型质量,而且简化分析工作,提高模型准确性. 根据计算结果调整设计方案,合理布局整机结构,通过采用高强度材料减轻整机重量,使其满足工程实际要求,提升总体设计水平. 该方法可较快获取大型全回转架梁起重机整体结构设计的最优化方案,缩短设计周期,完成较为完整的起重机整体结构分析,对工程机械的设计具有较好借鉴作用.     

用单框架控制力矩陀螺的大型航天器姿态控制系统实物仿真研究

利用三轴气浮台模拟航天器空间力学环境,进行了单框架控制力矩陀螺(SGCMG)姿态控制/动量管理系统全实物仿真研究.推导了大型航天器姿态控制/动量管理系统数学模型.设计调试了实物仿真系统.研究了单框架控制力矩陀螺奇异回避问题、失效操纵问题和动量管理优化问题.证明了系统构形分析、奇异性分析和操纵律设计的正确性和有效性.通过大型航天器姿态控制/动量管理系统实物仿真,检验了设计方案的可行性和系统硬、软件的可靠性.     

基于ANSYS的50吨起重机结构强度分析及优化

对长江三峡通航管理局50吨全回转应急减载船用起重机,运用ANSYS模拟整机结构模型并予以计算分析,按CCS船级社规范对计算结果进行校核,并以此为理论依据优化起重机结构设计.     

一种新型汽车起重机力矩限制器的研制

本文介绍了一种新型汽车起重机力矩限制器的硬件及软件组成,并通过汽车起重机的结构分析,结合现场调试需要,建立了简洁可行的起重机数学模型和现场调试方法.本系统具有调试简单快速,测量准确可靠的特点.近两年的现场运行证明该系统具有良好的应用前景.     

汽车线控制动系统参数优化研究

研究汽车智能机电一体化制动系统,汽车线控制动系统根据制动意图和制动性要求控制电机产生制动力矩,制动实时性和主动安全性高,同时实现系统轻量化.为解决上述问题,研究了线控制动系统的结构和方案设计.然后,建立了锥齿轮和行星齿轮传动组成的电机二级减速装置的多变量带约束非线性优化数学模型,以减速器体积最小为优化目标,以锥齿轮和行星齿轮传动的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度条件等为约束,以齿轮齿数、模数、齿宽、传动比等多参数为优化变量.最后,采用带约束多变量优化算法和遗传算法进行了减速器的七个参数优化.结果表明,所采用优化方法有效最小化减速器体积而保证减速器强度等工作条件,实现线控制动系统的轻量化和最优设计目标.     

多参数通讯设定型力矩限制器的设计

为了设计适应多种型号起重机和提高现有工作精度的新型力矩限制器,采用了起重机多元参数调整,拟合计算曲线和实际工作曲线的方法,并结合通讯方式设定力矩限制器的工作参数,实现了适应不同型号起重机和不同量程范围传感器工作的新的力矩限制器系统.介绍了传感器性能选择、硬件系统框图和软件流程图.该系统已经在实际应用中取得良好的效果,工作精度提高到±4 %.     

一种新型汽车起重机力矩限制器的研制

本文介绍了一种新型汽车起重机力矩限制器的硬件及软件组成,并通过汽车起重机的结构分析,结合现场调试需要,建立了简洁可行的起重机数学模型和现场调试方法。本系统具有调试简单快速,测量准确可靠的特点。近两年的现场运行证明该系统具有良好的应用前景。     

基于气浮台的小卫星姿态控制全物理仿真实验系统

设计了一套用于小卫星姿态控制全物理仿真的新型实验系统;该系统基于滑台式气浮台,采用回转中心与质心重合方法解决了气浮台力矩平衡难题;设计了独立的供气和供电系统,对供气、供电、星载计算机、执行机构和敏感器等分系统进行了设计,满足卫星控制全物理仿真要求,采用CAN总线技术和串口技术实现了星上部件之间以及地面站对其遥测遥控的通讯,并以双边极限环控制法为例,进行了卫星姿态控制全物理仿真实验,结果证明了该系统仿真结果精确,在小卫星仿真测试中具有实用价值。     

基于有限元的400吨全回转起重机结构强度分析

针对"华尔辰"海上风电工程专用船起重架顶部的400吨全回转起重机运用ANSYS软件建立起重机整机模型并分析计算结果,为起重机结构设计优化提供了理论依据。     

基于遗传算法的舵型参数优化

舵是船舶操纵运动的主要控制装置,舵叶转动产生转船力矩从而使船转向来达到控制航向的目的。在舵设计过程中,包括选取舵型,舵面积,展弦比等参数,研究表明,优化展弦比与优化其他舵参数相比,可以更好的改善舵效。本文采用四自由度的船舶运动数学模型,以舵面积和展弦比为优化参数,通过遗传算法对其进行优化选取。仿真结果表明,通过遗传算法的参数优化使船在回转过程中回转半径与稳定外倾的综合控制效果达到最佳。     

内部结构自支撑的三维打印浮体平衡优化算法

为了使浮体能够在熔融挤压式三维打印机中一次成型,提出一种内部结构自支撑的浮体平衡优化算法.首先在给定漂浮姿势的输入模型内部,利用递归细分方法生成自支撑的格子结构,并把输入模型与格子结构组合为初始浮体模型.然后以初始浮体模型中格子单元体积为变量构建平衡优化方程,根据方程解算结果调整初始浮体模型中每个格子单元的体积,从而生成最终的浮体模型.实验结果表明,文中算法生成的浮体模型可以使用熔融挤压式三维打印机直接打印,打印的实体不但能够按照预设的姿势漂浮在液体中,而且具有较好的抗压能力;算法中的递归细分策略能够在模型内部产生较多的格子单元,具有节省打印材料的优势.     

100 t伸缩臂履带式起重机臂架结构设计和优化分析

为确保100 t伸缩臂履带式起重机臂架结构设计的合理性,采用壳单元建立该起重机的有限元模型,用ANSYS计算臂架结构应力和应变,得到臂架的应力和应变分布,验证臂架的强度和稳定性.在起重机性能满足要求的情况下,以减轻结构自重为优化目标,以截面尺寸为优化设计变量,用ANSYS对臂架进行优化设计.优化设计后的臂架满足设计规范,臂架截面尺寸缩小、自重降低,整机性能得到提高.     

桥式起重机智能定制与报价系统开发

通过长期对桥式起重机结构和企业需求的分析研究,将快速智能设计与智能报价两者相结合。以VB6.0为编程工具,Access为数据支撑,运用模块化与参数化技术,二次开发技术以及基于混沌遗传算法的主梁优化设计等关键技术。开发了桥式起重机智能快速定制与报价系统。该系统可根据用户定制参数进行设计计算、优化设计以及快速报价,为企业快速响应用户需求、缩短产品设计周期、降低企业设计成本奠定了技术基础,其对桥式起重机的长期发展具有深远影响。     

Nonlinear Dynamics in the Motion of Floating Cranes

The nonlinear dynamics of a floating crane is investigated. The motion of the system – consisting of the hull with the crane, the load and a nonlinear mooring system – was found to exhibit various nonlinear phenomena. Operating conditions, in which the motion of the vessel or the load is highly dependent on the initial conditions or disturbances are of special interest. Bifurcations in which a small change of a parameter value causes a large qualitative change of the dynamics often limit the range of save operation.For a floating crane which is periodically forced by waves, different mathematical tools are used to investigate resonances and subharmonic motions. The multiple-scales method allows for the analysis in frequency domain and path following algorithms are applied for a numerical bifurcation analysis. The results of both methods agree very well with each other and both offer tools that could help for the evaluation of operating conditions of crane vessels.     

基于能量守恒的桥式吊车参数辨识研究

针对实际桥式吊车系统物理参数不易获得的问题,提出一种基于能量守恒的参数辨识方法。该方法根据能量守恒原理建立辨识回归方程,然后用非负最小二乘法处理辨识实验数据,得到桥式吊车的控制器设计模型。以桥式吊车实验系统为背景,模拟桥式吊车的实际运行特点,进行辨识实验,获得系统的数学模型。在此基础上用LQＲ 控制器验证了该方法在桥式吊车实验系统上辨识结果的准确性,证明该辨识方法对桥式吊车的控制有很大帮助。     

Development of a simulation framework and applications to new production processes in shipyards

Recently, a floating crane is frequently used for the block lifting, transportation, turn-over, and assembly processes in waves. For these production processes, it is important to detect collision in advance between assembly blocks or the block and the other facilities like the wire rope and the barge which are carrying the block. The tension of the wire rope also needs to be calculated to check that the maximum value is less than the safety criteria. In this paper, a mathematical model is constructed based on multibody system dynamics considering the external forces such as the hydrostatic, hydrodynamic, wind force, etc. To observe the dynamic motions of the floating crane and the block, and to calculate the tension of the wire rope, the time and event simulations are performed by solving the mathematical model in the computer. For applying the simulations to the various production processes in shipyards, a simulation framework is developed. The simulation framework consists of a simulation kernel, application-specific modules, a simulation coordinator, development tools, and post-processing tools. The simulation kernel manages both DEVS (discrete event system specification) and DTSS (discrete time system specification) to deal with various simulation requests. The application-specific modules provide the functions used in application systems, such as dynamic analysis, collision detection, visualization, wire rope force calculation, hydrostatic force calculation and hydrodynamic force calculation. The simulation coordinator manages the data of the simulation kernel and the application-specific modules. The development tools provide a development process, a scenario manager, and a simulation model generator. The post-processing tools are used to report the simulation results. The examples of block lifting, transportation, turn-over, and assembly simulations are developed based on the framework to show that the framework is useful for the simulations of the production processes using one or more floating cranes.     

桥式吊车系统的伪谱最优控制设计

对于桥式吊车系统的最优控制问题,根据实际的工况要求,性能指标有时不一定是标准的二次形式.同时,在实际的控制问题中,状态和控制输入往往会受到一些边界条件和路径过程中的约束.针对这一问题,本文应用Chebyshev伪谱优化算法来处理,它可以处理状态和控制约束的非线性最优化问题以及一个非标准的目标函数.首先对桥式吊车系统模型进行一系列的坐标变换,将其转变为上三角系统形式的误差模型.然后将桥式吊车最优控制问题转化成具有一系列代数约束的参数优化问题,即非线性规划问题.通过求解离散化后的参数优化问题,得到桥式吊车的最优控制律.本文还给出了Chebyshev伪谱最优解的可行性和一致性分析.最后,在仿真研究中验证该控制器的有效性.     

A systematic approach on computational analysis and optimization design: for a nonlinear coupling shock absorber

The aim of this article is to provide a systematic approach to perform computational simulation and optimization design of parameters matching selection for a nonlinear coupling shock absorber. A theoretical mathematical model with nonlinear coupling for shock absorber is induced based on relative literature. The model considers the coupling of quadratic damping, viscosity damping, coulomb damping and nonlinear spring. Approximate computational solution is deduced by introducing harmonic balance method and Fourier transform method. These approximate theoretical solutions include output response of the system, absolute acceleration transmissibility in vibration or impact, and the maximum relative displacement in impact process, etc. The approximate computational results are compared with those obtained by numerical integration to confirm the validity of the mathematical model. In the meantime, an optimization design model for parameters is built. The design example is illustrated to confirm the validity of the modeling method and the theoretical solution.     

铁路集装箱中心站资源分配与作业调度联合优化

铁路集装箱中心站主作业区资源分配与作业调度联合优化对其经营效益和运作效率有重要影响.基于“轨道吊-集卡”协同装卸方案,引入轨道吊动态配置原则,以最大化作业均衡率和最小化作业成本为目标,构建多目标非线性混合整数规划模型,综合研究作业区域动态划分、贝位分配以及多轨道吊调度多层次联合优化问题. 根据问题特点,融合启发式规则、遗传算法和模拟退火算法,设计3层混合启发式算法求解模型.通过不同规模算例,对比Cplex与所设计算法的实验结果,验证模型的正确性和算法的有效性,并借助于不同划分原则、不同优化策略与不同间隔约束下的对比实验,验证优化模型与算法普适性.结果表明,新型装卸方案、动态作业区域以及联合优化策略可大幅度均衡轨道吊作业量,避免资源过度负载、降低中心站作业成本,为中心站的实际运营管理提供决策支持.     

非线性优化PID控制在桥式起重机防摆中的应用

控制或消除吊重摇摆对提高起重机工作效率、减少装卸作业安全隐患具有重要意义。以桥式起重机为例,建立其非线性模型,对负载摆动的动态过程进行动力学分析,研究负载摆动过程对系统的影响。以此为基础在Simulink环境下设计双闭环机构的PID控制器,通过非线性优化NCD模块对其进行参数优化。实验结果证明:该方法可快速准确确定PID控制器优化参数,5 s内可消除摆动,达到满意的控制效果;即使在吊重和绳长发生改变时系统仍具有一定鲁棒性。