科创中国

行业领域

高端装备制造产业,制造业

需求背景

1. 需求解决的技术问题

（1）基于ANSYS等分析软件的桥、门式起重机结构优化设计与校核；

（2）桥门式起重机快速设计和成本预算软件开发；

（3）传统桥门式起重机械的智能化改造升级。

2. 技术需求提出背景及技术应用领域

桥门式起重机是现代化生产和基础设施建设的重要起重设备。现有检验手段传统，对于风险预测及事故预防仅能提供基础安全保障，缺少对于桥门式起重机优化设计及大型老旧在役桥门式起重机安全评估的智能化手段。

《起重机械型式试验规则》中规定的型式试验审查内容主要包括技术资料审查、几何尺寸审查以及金属结构应力测试等。在技术资料审查层面，目前图纸及计算书校核均由人工完成，效率低且缺乏有效的参考依据；在几何尺寸检测方面，主要通过钢卷尺、水准仪等测绘工具测量，检测结果受检验人员专业素质及主观影响较大；在金属结构应力测试方面，电阻式应变电测法测量的相对应力值无法反映出结构自重引起的初始应力；因此开发智能化的快速建模技术以及强度、刚度及稳定性仿真技术对于在提高设计效率及准确性具有十分重要的意义。

在安全评估方面，由于老旧大型起重设备的安全风险较高，需要快速定位易产生裂纹的关键部位，提取疲劳载荷谱，从而分析不同运行工况下的疲劳特性。实现起重设备安全评估的自动化在安全生产和降低检验风险等方面具有重要意义。同时快速建模与力学仿真技术能够在保障产品安全的前提下提升企业的设计效率，节约成本以及降低能耗。

因此，基于Solidworks及ANSYS平台，利用参数化建模、模块化智能分级装配技术及APDL参数化仿真，开发桥门式起重机的快速建模与力学仿真平台，实现快速三维建模、结构强度、刚度、稳定性快速检测及疲劳特性分析，对于新型起重机顺利通过型式试验、在役大型老旧起重机整体的安全性评估以及提高设计开发效率等方面具有重要的工程意义与应用价值。

需解决的主要技术难题

技术难点

（1）基于Solidworks平台的桥门式起重机快速建模与智能装配技术：将桥门式起重机的整机系统分为总装配体级、子装配体级与零部件级，针对零部件级模型采用Solidworks API函数实现参数化建模，然后利用自动装配技术实现“零部件→模块→整机”的分级模块化智能装配，提高装配效率。

（2）基于ANSYS APDL的自动化强度、刚度及稳定性校核：将三维装配体模型导入ANSYS，对有限元模型简化形成的关键部位应力奇异点进行处理；通过APDL宏文件驱动完成整体强度、刚度与稳定性的力学分析，并快速定位需重点关注结构薄弱环节；通过针对生产的桥式起重机仿真检测结果与现场实测结果对比来验证所建模型及仿真手段的可靠性。

（3）基于机器学习的疲劳载荷预测模型构建与疲劳特性分析：通过安装安全监测系统，提取运行过程中的载荷数据，为进行载荷谱统计和疲劳寿命预测提供数据支持；利用载荷数据，通过机器学习构建疲劳载荷预测模型，并将完成学习后的模型预测数据与实测数据对比，保障其可靠性；引入相关向量机算法，提出基于粒子群优化相关向量机的起重机当量载荷谱预测模型；结合工程实例，构建各算法的当量载荷谱预测模型；引入误差、拟合度两个指标对各模型的性能进行评估，验证所提方法的优越性；通过ANSYS APDL参数化输入疲劳载荷、约束与边界条件实现不同运行工况下的疲劳特性仿真检测。

期望实现的主要技术目标

 主要技术经济指标

（1）开发适用于桥门式起重机的单机版快速设计与仿真软件；

（2）申请相关软件著作权及专利等知识产权

处理进度