第二章 吊臂结构设计和三维模型建立 5

2.1 大吨位桁架式吊臂经典计算方法和理论校核 5

2.1.1 臂架主要尺寸 5

2.1.2 臂架承受载荷 6

2.1.3 臂架所受内力 7

2.1.4 臂架整体强度 9

2.1.5 吊臂刚度计算 9

2.1.6 臂架整体稳定性计算 11

2.1.7 主枝局部稳定性计算 12

2.1.8 腹杆计算 12

2.2 三维建模软件Pro/Engineer 13

2.2.1 Pro/Engineer的特性 13

2.2.2 Pro/Engineer主要功能模块简介 14

2.2.3 臂架三维模型的建立 15

2.3 本章小结 16

第三章 吊臂实体模型的建立及网格划分 17

3.1 有限元分析软件ANSYS的介绍 17

3.2 有限元和实体模型的建立 17

3.3 实体模型的网格划分 19

3.4 本章小结 21

第四章 臂架结构的静力学分析与模态分析 22

4.1 静力学分析 22

4.1.1 初始臂架结构 22

    4.1.2 优化后的臂架结构 25

4.2 模态分析 28

    4.2.1模态分析的基本理论 28

4.2.2 模态分析的结果 28

4.2.3 优化前后臂架质量 32

    4.3 本章小结 33

分析总结 34

致  谢 36

参考文献 37 

第一章 绪论

1.1 研究背景、目的及意义

    欧美在当今风力发电技术上无疑处于领先地位，我国由于在这方面起步较晚，正通过不断引进国外先进技术并加以创新。由于国家对风能的重视，国内陆地风电场建设正快速发展，兆瓦级的风力发电机组已经在许多地区安装。相比陆地海上风力资源更加丰富，海上年平均风速明显大于陆地，无疑这就需要我们合理利用海上风力资源来风力发电。也正是因为海上风边界层低，所以海面上塔高比陆地低，海洋必将成为一个迅速发展的风电场。但是，由于海上的条件相对陆地比较恶劣以及海里经常出现大风大浪甚至地震海啸，所以海上安装风电系统难度系数大，这就要求海上风电系统的安装需要有比陆地更加可靠的安装技术，即对安装风电系统的吊装设备作用能力有着更高的要求。目前我国还没有能够满足海上风电安装要求的理想吊装设备，安装大吨位的风电组系统大多靠租借国外大吨位浮吊或重组船，其租借费用极其昂贵。我国现已完成的数例海上风电吊装工作，都是通过浮吊船等工程船舶协同作业完成。但纵观国内整个浮吊行业，在吊机结构上均存在诸多设计不合理的地方。

    针对这样的现状，本次课题将主要通过对现有浮吊的主吊机吊臂进行结构分析，利用吊臂经典设计方法对其结构进行重新设计，并利用有限元分析软件对其进行结构优化，以便在满足强度和刚度等安全条件下，减轻臂架质量，降低生产制造成本。