论文部分内容阅读
工程机械类软件二次开发的目的就是拓宽原软件系统的应用范围,满足用户的特定要求,增加软件系统的功能,并以此为工具来辅助具体的设计。本文将应用目前普遍使用的工程软件Pro/ENGINEER和有限元分析软件ANSYS与桥式抓斗卸船机的结构设计、校核相结合,研究出一套以经验设计为起点,结合有限元结构分析并校核,然后对设计进行优化的卸船机整机结构“设计、校核、优化”数字化设计方案。在桥式抓斗卸船机中,金属结构是支撑整个机械的重要部分。由于近年来钢铁的原材料铁矿石的价格不断攀升,使得钢材的价格也不断上涨,这就要求设计卸船机结构的工作人员在设计的过程中除了考虑结构本身,还需要特别考虑材料的使用量以及结构的优化。传统的设计方式由于存在不少缺点,诸如需要耗费较多的人力,耗时较多,设计单纯依靠经验等,已经越来越不能满足现代企业的要求。本文提出的数字化设计则可以在一定程度上解决上述问题。本文首先介绍了卸船机整机的结构特点。通过对整机结构进行分析发现卸船机各主要结构件均由箱型截面梁组成,故在后续的工作中选择具有代表性同样也是最复杂的前大梁结构进行数字化设计。本文以Pro/ENGINEER软件以及ANSYS软件作为平台,严格按照起重机设计规范GB/T 3811-2008进行设计。首先介绍了Pro/ENGINEER二次开发方法以及二次开发程序Pro/TOOLKIT的部分重要概念,并在此基础上运用Microsoft Visual Studio 2008(VS2008)编程工具,以Pro/TOOLKIT为主体,采用动态链接库DLL方式实现了Pro/ENGINEER软件、Pro/TOOLKIT工具和VS2008工具三者间的通信。在尺寸示意图的提示下,设计人员可以按照强度设计理论依据相关经验输入数据,系统开始工作就无需设计人员参与。这样一来,设计人员可以非常方便、快捷的将自己的设计理念变成模型,从而达到节省时间和精力的目的。当模型生成后,可以通过事先设定好的接口程序将Pro/ENGINEER中的三维模型导入ANSYS软件中进行有限元分析处理。将分析得出的强度、刚度以及疲劳强度等数据与起重机设计规范中的要求进行对比,可以得到设计是否符合规范,以及是否需要进行优化等结论。接下来本文给出了一种基于MATLAB的优化方法,经过该方法优化后的模型承受的应力分布更平均,前大梁总质量更轻,且该模型满足起重机设计规范的刚度要求和疲劳强度要求。从目前基于Pro/ENGINEER软件的二次开发现状来看,绝大多数应用者将目光集中在零件设计以及小构件或部件设计上,本人认为今后的发展可以向大型机构例如卸船机或岸边集装箱起重机等的整机设计发展,以达到整机机构、结构全面的数字化设计。