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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 船用起重機(jī)的虛擬仿真設(shè)計(jì)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品基于虛擬樣機(jī)技術(shù)，利用AUTODESK INVENTOR軟件平臺(tái)，建立了船用起重機(jī)整機(jī)的三維數(shù)字化虛擬樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)起重機(jī)各機(jī)構(gòu)在各種工況下作業(yè)的仿真模擬，通過(guò)對(duì)仿真輸出數(shù)據(jù)的分析來(lái)判斷設(shè)計(jì)的合理性，從而為船用起重機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供先進(jìn)的技術(shù)支持，對(duì)于加快起重機(jī)械研制周期、降低研制成本，也具有重要的意義。
- 詳細(xì)介紹：
- 船用起重機(jī)作為一種重要的船舶配套設(shè)備，隨著新世紀(jì)全球工業(yè)格局的新變化和我國(guó)工業(yè)技術(shù)水平的發(fā)展而迅猛發(fā)展。先進(jìn)的船用起重機(jī)設(shè)計(jì)方法對(duì)于進(jìn)一步提高我國(guó)船舶制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力具有舉足輕重的作用。與此同時(shí)世界造船業(yè)的飛速發(fā)展對(duì)船用起重機(jī)械的要求也越來(lái)越高，船用起重機(jī)械的設(shè)計(jì)計(jì)算方法需要不斷地更新、充實(shí)和完善，使船用起重機(jī)械向更注重功能性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性的方向發(fā)展。 長(zhǎng)期以來(lái)，船用起重機(jī)械的設(shè)計(jì)方法多采用靜態(tài)設(shè)計(jì)為主，并沒(méi)有有效的動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)新方法。在船用起重機(jī)械研制過(guò)程中引入虛擬樣機(jī)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)起重機(jī)各機(jī)構(gòu)在各種工況下作業(yè)的仿真模擬，通過(guò)對(duì)仿真輸出數(shù)據(jù)的分析來(lái)判斷設(shè)計(jì)的合理性，從而為船用起重機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供先進(jìn)的技術(shù)支持，對(duì)于加快起重機(jī)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(jī)技術(shù)，利用AUTODESK INVENTOR、ANSYS軟件平臺(tái)，建立了船用起重機(jī)整機(jī)的三維數(shù)字化虛擬樣機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行了較為系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)仿真分析。主要內(nèi)容如下： (1)船用起重機(jī)動(dòng)載荷的確定：根據(jù)起重機(jī)動(dòng)力學(xué)理論，建立了相關(guān)動(dòng)力學(xué)模型，確定了在不同工況下的動(dòng)力學(xué)載荷； (2)船用起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)多剛體動(dòng)力學(xué)仿真：使用三維實(shí)體造型軟件Autodesk Inventor ，建立了船用起重機(jī)的三維實(shí)體模型，而且利用此軟件實(shí)現(xiàn)船用起重機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真。 (3)船用起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)仿真：利用有限元軟件ANSYS對(duì)主臂架、副臂架進(jìn)行了模態(tài)分析，建立了主臂架、副臂架的柔性體模型；實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)對(duì)船用起重機(jī)在各種工況下作業(yè)過(guò)程的仿真。 總之，船用起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的虛擬樣機(jī)研究，是先進(jìn)的設(shè)計(jì)、分析、仿真技術(shù)應(yīng)用于船用起重機(jī)設(shè)計(jì)中的初步嘗試，為船用起重機(jī)的虛擬設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：在虛擬軟件環(huán)境下，完成對(duì)船用起重機(jī)的三維建模、有限元分析、運(yùn)動(dòng)仿真，能夠直觀展示起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)、受載情況。 基本思路：立項(xiàng)——初步方案構(gòu)思——方案設(shè)計(jì)——方案論證——方案定型——建模——有限元分析——運(yùn)動(dòng)仿真——?jiǎng)赢嬚故尽? 創(chuàng)新在于通過(guò)創(chuàng)建數(shù)字化樣機(jī)而進(jìn)行有限元分析和運(yùn)動(dòng)仿真能直觀察看起重機(jī)各部件的配合、受力和運(yùn)動(dòng)情況 技術(shù)關(guān)鍵在于對(duì)數(shù)字樣機(jī)的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)、分析和運(yùn)動(dòng)仿真 主要技術(shù)指標(biāo)：設(shè)計(jì)參數(shù)
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)在各種工況下隨載荷變化的運(yùn)行狀態(tài)及隨時(shí)間變化過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，得到仿真輸出參數(shù)和結(jié)果，以此來(lái)估計(jì)和準(zhǔn)確推斷實(shí)際運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)，并對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和計(jì)算。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 模型
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明：與企業(yè)合作，設(shè)計(jì)起重機(jī)一系列的模型，完成相關(guān)分析，加快投入市場(chǎng)時(shí)間，有效節(jié)省成本。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：(1)具有零部件集成化、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)潔化、結(jié)構(gòu)全面優(yōu)化的整機(jī)設(shè)計(jì)；(2)滿足個(gè)性用戶的特殊要求的個(gè)性化設(shè)計(jì)；(3)滿足市場(chǎng)多樣性和低成本要求的具有新技術(shù)特征的起重機(jī)新系列產(chǎn)品的模塊化設(shè)計(jì)； 市場(chǎng)分析：我國(guó)起重機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域仍存在不少問(wèn)題，主要是大多中小企業(yè)對(duì)設(shè)計(jì)研究分析不夠，資金投入少，人員培訓(xùn)工作跟不上發(fā)展的需要，一直沒(méi)形成開發(fā)新產(chǎn)品或更新老產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和應(yīng)變能力，對(duì)引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品，沒(méi)有從設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行消化，更沒(méi)有能力進(jìn)行再創(chuàng)新工作。 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：提高產(chǎn)品綜合設(shè)計(jì)能力和水平，使起重機(jī)產(chǎn)品在產(chǎn)品質(zhì)量、價(jià)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)較多的份額。
同類課題研究水平概述
- 我國(guó)船用起重機(jī)的研制起步于二十世紀(jì)五六十年代，經(jīng)歷了七十年代末至八十年代的引進(jìn)、吸收以及九十年代以來(lái)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(chǎn)品系列較全，市場(chǎng)占有率較高。而目前國(guó)外專業(yè)生產(chǎn)大型起重機(jī)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(chǎn)品系列較全， 市場(chǎng)占有率較高。隨著船用起重機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，在20世紀(jì)80年代由美國(guó)提出的Virtual Prototyping（虛擬樣機(jī)） 技術(shù)逐步引起了人們的重視。1995年P(guān)ratt,M.J.出版了名為virtual prototypes and product in mechanical engineering。相比之下，國(guó)內(nèi)在這方面的認(rèn)識(shí)比較晚。虛擬樣機(jī)技術(shù)在二十一世紀(jì)初才引入我國(guó)。2003年9月杜靜發(fā)表了題為《基于Internet的虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì) 》,2006年1月丁國(guó)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(jī)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品屬性提取研究 》。這些都充分說(shuō)明虛擬樣機(jī)技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品的研究中已經(jīng)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(bào)告，并沒(méi)有結(jié)合船用起重機(jī)的設(shè)計(jì)入手，來(lái)優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。本文將從仿真與虛擬設(shè)計(jì)入手，結(jié)合船用起重機(jī)的實(shí)體設(shè)計(jì)，將虛擬樣機(jī)與運(yùn)動(dòng)仿真結(jié)合起來(lái)，真正的運(yùn)用到船用起重機(jī)的設(shè)計(jì)中來(lái)，從而縮短設(shè)計(jì)周期，降低生產(chǎn)成本，達(dá)到模塊化，集成化設(shè)計(jì)。
