Siemens PLM Sortware征文：基于NX Nastran的门式起重机专用有限元系统开发

    1前言
    建筑机械CAD/CAE技术在国内正逐步得到应用。对于门式起重机来说，产品开发仍以传统设计方法为主。虽然门式起重机局部设计已采用有限元分析方法,但其总体布局、载荷计算组合加载、稳定性计算、强度计算和疲劳计算、及铰轴校核计算等总体性问题,CAE技术研究尚较少。笔者对门式起重机CAE整体信息模型进行研究。

    2国内外设计情况
    门机设计计算中存在以下两个主要问题：
    （1）门机的计算方法不易掌握，计算理论包含有固体力学、钢结构、起重机等方面的知识，涉及面广，设计步骤繁杂，通用的计算辅助工程软件ANSYS等，仅能实现部分工作的辅助，且需要大量前置处理和后置处理工作，针对门机产品的专业化知识几乎全部包含在这两个阶段，使得在快速设计计算中遇到很大困难；
    （2）设计计算精度低，研发周期长。目前，门机设计单位普遍采用CAE软件自身的几何建模技术，手工计算型材及其组合截面特性、载荷组合和计算、工况划分等来完成前置处理，计算完成后，利用各单元的应力、位移，通过人机交互完成优化等后置处理工作，而更为复杂的工作——门机钢结构的稳定性校核、机构校核、平衡重校核、整机抗倾覆稳定性计算等则由人工来完成，并给出计算报告。常常出现的情况是：前置处理时有错误，或数值误差大，使得软件计算精度低，后置处理几乎所有工作由设计者手工完成。因此研究门机设计计算理论及其程序化技术，实现门机设计计算与CAE 软件的集成，具有十分重要的现实意义。

    3系统实现框架
    根据广义优化设计理论，笔者构造的门式起重机设计软件系统结构见图1。