基本信息
- 項目名稱：
- 船用起重機的虛擬仿真設計
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品基于虛擬樣機技術，利用AUTODESK INVENTOR軟件平臺，建立了船用起重機整機的三維數(shù)字化虛擬樣機，實現(xiàn)計算機對起重機各機構在各種工況下作業(yè)的仿真模擬，通過對仿真輸出數(shù)據(jù)的分析來判斷設計的合理性，從而為船用起重機的創(chuàng)新設計和優(yōu)化設計提供先進的技術支持，對于加快起重機械研制周期、降低研制成本，也具有重要的意義。
- 詳細介紹：
- 船用起重機作為一種重要的船舶配套設備，隨著新世紀全球工業(yè)格局的新變化和我國工業(yè)技術水平的發(fā)展而迅猛發(fā)展。先進的船用起重機設計方法對于進一步提高我國船舶制造業(yè)的國際競爭力具有舉足輕重的作用。與此同時世界造船業(yè)的飛速發(fā)展對船用起重機械的要求也越來越高，船用起重機械的設計計算方法需要不斷地更新、充實和完善，使船用起重機械向更注重功能性、經濟性、可靠性和安全性的方向發(fā)展。 長期以來，船用起重機械的設計方法多采用靜態(tài)設計為主，并沒有有效的動態(tài)仿真設計新方法。在船用起重機械研制過程中引入虛擬樣機技術，可以實現(xiàn)計算機對起重機各機構在各種工況下作業(yè)的仿真模擬，通過對仿真輸出數(shù)據(jù)的分析來判斷設計的合理性，從而為船用起重機的創(chuàng)新設計和優(yōu)化設計提供先進的技術支持，對于加快起重機械研制周期、降低研制成本，也具有重要的意義。本作品基于虛擬樣機技術，利用AUTODESK INVENTOR、ANSYS軟件平臺，建立了船用起重機整機的三維數(shù)字化虛擬樣機，并對其進行了較為系統(tǒng)的動力學仿真分析。主要內容如下： (1)船用起重機動載荷的確定：根據(jù)起重機動力學理論，建立了相關動力學模型，確定了在不同工況下的動力學載荷； (2)船用起重機金屬結構多剛體動力學仿真：使用三維實體造型軟件Autodesk Inventor ，建立了船用起重機的三維實體模型，而且利用此軟件實現(xiàn)船用起重機運動仿真。 (3)船用起重機金屬結構剛柔耦合動力學仿真：利用有限元軟件ANSYS對主臂架、副臂架進行了模態(tài)分析，建立了主臂架、副臂架的柔性體模型；實現(xiàn)了計算機對船用起重機在各種工況下作業(yè)過程的仿真。 總之，船用起重機金屬結構的虛擬樣機研究，是先進的設計、分析、仿真技術應用于船用起重機設計中的初步嘗試，為船用起重機的虛擬設計、動態(tài)設計和結構仿真分析提供了高效可行的方法。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的：在虛擬軟件環(huán)境下，完成對船用起重機的三維建模、有限元分析、運動仿真，能夠直觀展示起重機的運動、受載情況。 基本思路：立項——初步方案構思——方案設計——方案論證——方案定型——建?！邢拊治觥\動仿真——動畫展示。 創(chuàng)新在于通過創(chuàng)建數(shù)字化樣機而進行有限元分析和運動仿真能直觀察看起重機各部件的配合、受力和運動情況 技術關鍵在于對數(shù)字樣機的三維參數(shù)化設計、分析和運動仿真 主要技術指標：設計參數(shù)
科學性、先進性
- 用計算機對機構和結構在各種工況下隨載荷變化的運行狀態(tài)及隨時間變化過程進行仿真模擬，得到仿真輸出參數(shù)和結果，以此來估計和準確推斷實際運行的各種數(shù)據(jù)，并對起重機械進行動態(tài)分析和計算。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 無技術轉讓
作品可展示的形式
- 模型
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 使用說明：與企業(yè)合作，設計起重機一系列的模型，完成相關分析，加快投入市場時間，有效節(jié)省成本。 技術特點和優(yōu)勢：(1)具有零部件集成化、機構簡潔化、結構全面優(yōu)化的整機設計；(2)滿足個性用戶的特殊要求的個性化設計；(3)滿足市場多樣性和低成本要求的具有新技術特征的起重機新系列產品的模塊化設計； 市場分析：我國起重機設計領域仍存在不少問題，主要是大多中小企業(yè)對設計研究分析不夠，資金投入少，人員培訓工作跟不上發(fā)展的需要，一直沒形成開發(fā)新產品或更新老產品的設計和應變能力，對引進的先進技術和產品，沒有從設計的角度進行消化，更沒有能力進行再創(chuàng)新工作。 經濟效益預測：提高產品綜合設計能力和水平，使起重機產品在產品質量、價格、交貨期及功能、型式(造型色彩)等方面滿足用戶不斷發(fā)展的需求，在激烈的市場競爭中占據(jù)較多的份額。
同類課題研究水平概述
- 我國船用起重機的研制起步于二十世紀五六十年代，經歷了七十年代末至八十年代的引進、吸收以及九十年代以來的自主開發(fā)階段，目前以中聯(lián)重科、三一重工、撫挖等公司產品系列較全，市場占有率較高。而目前國外專業(yè)生產大型起重機廠家很多，其中利勃海爾、特雷克斯-德馬格、馬尼托瓦克與神鋼等公司產品系列較全， 市場占有率較高。隨著船用起重機設計技術的發(fā)展，在20世紀80年代由美國提出的Virtual Prototyping（虛擬樣機） 技術逐步引起了人們的重視。1995年Pratt,M.J.出版了名為virtual prototypes and product in mechanical engineering。相比之下，國內在這方面的認識比較晚。虛擬樣機技術在二十一世紀初才引入我國。2003年9月杜靜發(fā)表了題為《基于Internet的虛擬樣機設計 》,2006年1月丁國富，閆開印，張衛(wèi)華，顏文輝，王廷發(fā)表了題為《面向虛擬樣機設計的產品屬性提取研究 》。這些都充分說明虛擬樣機技術在機械產品的研究中已經占有一席之地了。但是這些研究大都是理論上的研究，以及一些研究分析報告，并沒有結合船用起重機的設計入手，來優(yōu)化產品的設計。本文將從仿真與虛擬設計入手，結合船用起重機的實體設計，將虛擬樣機與運動仿真結合起來，真正的運用到船用起重機的設計中來，從而縮短設計周期，降低生產成本，達到模塊化，集成化設計。
