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分类号密级UDC学位论文塔式起重机臂架可靠性分析软件开发作者姓名：胡聪良指导教师：何雪浤副教授东北大学机械工程与自动化学院申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：机械设计及理论论文提交日期：2009年6月日论文答辩日期：2009年7月日学位授予日期：答辩委员会主席：评阅人：东北大学2009年6月AThesisfortheDegreeofMasterinMechanicalDesignandTheoryDevelopmentofreliabilityanalysissoftwareofthetowercraneboomByHuCongliangSupervisor：AssociateProfessorHeXuehongNortheasternUniversityJune2009－I－独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年□一年□一年半□两年□学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：东北大学硕士学位论文摘要－II－塔式起重机臂架可靠性分析软件开发摘要机械零件的安全与可靠是机械零件设计的主要目的之一。机械零件设计中广泛地存在着不确定性因素，因此在机械零件的设计中考虑不确定性因素的影响就更加符合实际。在机械零件的可靠性设计中，以概率论、数理统计和随机过程等数学理论为基础的可靠性理论，常常将几何参数、材料特性和载荷等作为随机参数处理。如果将有限元分析技术与概率设计技术相结合，就是基于有限元的概率设计。塔式起重机臂架是塔式起重机主要的承载部件，为空间桁架结构，其可靠性水平很大程度上影响着起重机整体可靠性。考虑塔式起重机臂架设计的不确定因素，有限元分析中的某些输入数值可以认为是离散性分布的参数，为了研究不确定因素对臂架性能和质量的影响，必须利用概率设计进行研究分析。本文将利用有限元参数化和PDS模块在可靠性计算方面的优势，完成塔式起重机臂架参数化和可靠性影响因素分析，并利用VB编程软件的优点，调用所有ANSYS的操作，用户只需要输入设计参数，即可生成有限元可靠性分析文件，自动调用ANSYS计算完成。昀后以典型工况介绍塔式起重机臂架可靠性分析软件的具体操作步骤，得到状态函数的分布柱状图，实现状态函数的敏感因素分析，得到臂架的可靠度。通过塔机臂架的可靠性分析，确定影响臂架的不确定参数的性质和大小，为塔机臂架的设计提供参考。关键词：塔式起重机臂架；概率设计；可靠性；有限元东北大学硕士学位论文Abstract－III－DevelopmentofreliabilityanalysissoftwareofthetowercraneboomAbstractThereareuncertainfactorsinthemechanicalpartsextensively.Therefore,it’llbemuchmoreaccordanttoconsideruncertainfactorsinthemechanicalpartsdesign.Thesafetyandreliabilityofthemechanicalpartsisoneofthemajorobjectivesofthemechanicalpartsdesign.Inthereliability-baseddesignofthemechanicalparts,thereliabilitytheorywhichisbasedonmathematictheorysuchastheprobabilistictheory,mathematicalstatisticsandstatisticsprocessetc.usuallyconsidergeometricparameters,materialpropertiesandloadsetc.asrandomparameters.Ifthefiniteelementanalysistechnologycombinatetotheprobabilitydesign.Asthekeypartsoftowercranes,theboomsarethespatialgirdergrillages.Theboomsofthelevelofthereliabilityinfluenttheoverallreliabilityofthecrane.Becausethedesignofthetowercraneboomisuncertainties,finiteelementanalysis'ssomeaspectortheinputparametersisadiscretedistributionoftheparameters,inordertostudytheuncertaintieshowtoinfluencetheboomofperformanceandquality,itmustusethemethodofprobabilitydesign.ThesiswillusethefiniteelementparametricandPDSmoduleinreliabilitycalculationofadvantagesoftowercranebooms,parametricandreliabilityanalysisofinfluencefactors,andtheadvantagesofusingVBsoftwareANSYS,theencapsulationofoperation,alluserinputdesignparametersandcangeneratefiniteelementreliabilityanalysisfile,automaticcallANSYScomputertocomplete.Finallyintroducedintypicalworkingconditionstowercraneboomsreliabilityanalysissoftware,concreteoperationprocedureofstatefunctiondistributionhistogram,thestatefunctionofsensitivefactoranalysis,andreliability.Bythereliabilityanalysisoftheboom,wecandeterminethesizeandnatureofinfluenceofuncertainparametersandprovidesreferenceforthedesignoftheboom.KeyWords：Boomsoftowercranes；ProbabilisticDesign；Reliability；Finiteelement东北大学硕士学位论文目录－IV－目录独创性声明...........................................................................................................................I摘要........................................................................................................................................IIAbstract................................................................................................................................III第1章绪论.......................................................................................................................11.1塔式起重机简介................................................................................................................11.1.1国内外塔机发展的概况及我国存在的差距.............................................................11.1.2塔式起重机的类型及组成部分.................................................................................21.2可靠性技术研究的状况与发展........................................................................................51.3起重机可靠性分析现状及塔机臂架可靠性分析的必要................................................61.4基于概率有限元法的可靠性设计....................................................................................71.4.1有限元方法................................................................................................................71.4.2概率有限元法的产生及现状....................................................................................81.4.3基于概率有限元的可靠性设计的发展....................................................................81.5基于ANSYS软件有限元的概率设计(PDS)简介...........................................................91.6本论文主要研究的内容..................................................................................................10第2章塔机臂架可靠性设计的基本理论.........................................................112.1塔机臂架的主要失效形式和设计准则..........................................................................112.2设计参数的不确定性.................................................................................