[发明专利]一种基于多体运动与动力耦合的起重船优化设计分析方法

权利要求书

1.一种基于多体运动与动力耦合起重船优化设计分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

起重船刚性体建模，将起重船刚性体模型导入ADAMS软件中；其中所述起重船刚性体包括：船体、转台组件、导管架、第一桁架、第二桁架、第三桁架和第四桁架，所述转台组件包括转台和配重；

起重船柔性体建模，将起重船柔性体模型导入ADAMS软件中；其中所述起重船柔性体包括：转台支撑和臂架；

利用刚性区域法建立刚性区域，完成刚性体和柔性体的连接；

利用ADAMS建立起重船虚拟样机，所述起重船虚拟样机包括所述刚性体、所述柔性体、第一控制变幅绳索、第二控制变幅绳索、第三控制变幅绳索和吊装绳索；其中所述第一桁架、第二桁架、第三桁架分别与所述臂架之间施加固定副、所述臂架与所述转台之间施加固定副；所述起重船处于非回转作业状态下，所述转台组件与所述转台支撑之间施加固定副，所述转台支撑与所述船体之间施加固定副；所述起重船处于非起吊重物状态下，所述吊装绳索与所述转台之间施加固定副；所述起重船处于非运动状态下，所述船体与地面之间施加固定副；

仿真开始，计时直至设定的初始等待阶段结束，所述起重船虚拟样机进入起吊状态；

根据起吊状态下的设定配载方案计算起重船的重心高度及回转半径；

设定起重船的作业工况，根据所述作业工况进行水动力计算，确定时域分析的时间步长和模拟周期；

在第一风入射角、第一浪入射角和第一流入射角条件下计算船体横摇运动响应和垂荡运动响应；在第二风入射角、第二浪入射角和第二流入射角条件下计算船体纵摇运动响应；

选取船体代表自由度的运动响应并导入ADAMS中驱动仿真；

起重船处于起吊重物状态，吊装绳索与转台之间施加平移副；设定至少一组重物起吊加速度和移动速度，计算重物起吊至设定高度的实际耗时；计算总耗时；建立第一驱动函数；其中，所述总耗时为初始等待阶段时长与实际耗时之和；

起重船处于运动状态下，船体与地面之间施加旋转副，建立第二驱动函数；

设定仿真步长，输出设定时段下第一控制变幅绳索张力值、第二控制变幅绳索张力值、第三控制变幅绳索张力值、吊装绳索张力值、转台支撑最大应力对应节点处应力值的时程变化曲线；其中所述设定时段为自初始等待阶段时长结束至重物起吊至设定高度时的总时长；

对比起重船分别处于静止状态和运动状态时，设定时段下第一控制变幅绳索张力值、第二控制变幅绳索张力值、第三控制变幅绳索张力值、吊装绳索张力值、转台支撑最大应力对应节点处应力值的时程变化曲线，建立船体处于静止状态和运动状态下第一控制变幅绳索张力值、第二控制变幅绳索张力值、第三控制变幅绳索张力值、吊装绳索张力值、转台支撑最大应力对应节点处应力值的对应关系。

2.根据权利要求1所述的基于多体运动与动力耦合起重船优化设计分析方法，其特征在于，还包括以下步骤：

设定多组重物起吊加速度，建立与每一组重物起吊加速度对应的多组第一驱动函数；

仿真输出不同起吊加速度下吊装绳索张力值的时程变化曲线；

确定不同起吊加速度下吊装绳索张力值的峰值，建立起吊加速度和吊装绳索张力值的峰值的一一对应关系；

确定吊装绳索承受张力的最大值；

根据吊装绳索承受张力的最大值以及起吊加速度和吊装绳索张力值的峰值的一一对应关系，确定起吊作业的允许最大起吊加速度。

3.根据权利要求1或2任一项所述的基于多体运动与动力耦合起重船优化设计分析方法，其特征在于，还包括以下步骤：

建立转台支撑和转台组件的有限元模型，其中，所述转台、配重和转台支撑之间的接触类型为绑定；

设定起重船处于非运动状态，配置起重船进行起吊作业，仿真得到转台支撑在起吊作业中应力值最大的节点，应力值最大节点出现时间和应力值；

确定臂架与转台连接的多个第一标记点；

确定吊装绳索对应的滑轮与转台连接的多个第二标记点；

在ADAMS输出的仿真结果中提取多个第一标记点的应力时程数据以及第二标记点的应力时程数据，并在提取的应力时程数据中查找应力值最大节点出现时间所对应的第一标记点和第二标记点的实时应力，将查找处的第一标记点和第二标记点的实时应力施加在有限元模型上；

采用与ADAMS模型相同的网格划分并全约束转台支撑的底部边界，进行静力分析；

利用静力分析的结果校准ADAMS的仿真结果。