参数化仿真在桥式抓斗卸船机安全评估中的应用研究

成果基本信息
关键词：	参数化仿真;安全评估;卸船机;桥式抓斗
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	GK180305	资源采集日期：	2018-10-15

研究情况
单位名称：	广州特种机电设备检测研究院	技术水平：
评价证书号：	YZ鉴字[2016]第007号	评价单位：	广东省质量技术监督局
评价日期：	2016.01.28	评价证书号：	YZ鉴字[2016]第007号

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	孵化基地	联系人（平台）电话：	0771-3394012
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成果简介
1.课题来源与背景　　桥式抓斗卸船机大多在海边使用，使用环境恶劣，空气潮湿且粉尘密度高，容易发生锈蚀，且卸船机工作级别高，以上因素综合起来极易导致卸船机发生安全事故。所以，近年来，随着经济的快速发展和社会大众安全意识的提高，对起重机的安全运行提出了越来越高的要求，越来越多的起重机需要进行安全评估。在安全评估中，虽然有限元分析具有无可替代的优势，但其相对于其他评估手段，花费时间较多，这样不仅提高了人力成本，而且会大大拖延安全评估报告的出具时间。而通过采用参数化仿真，可缩短完成有限元分析报告的时间。　　项目来源于2014年2月广东省质量技术监督局下达的科技计划项目“参数化仿真在桥式抓斗卸船机安全评估中的应用研究”，项目编号2014PT02，由广州特种机电设备检测研究院承担。　　2.研究目的与意义　　虽然有限元分析具有无可替代的优势，但其相对于其他评估手段，花费时间较多，这样不仅提高了人力成本，而且会大大拖延安全评估报告的出具时间。采用常规的建模方法，完成有限元分析报告大约需3周时间，而且常规的建模方法不容易发现输入有误的数据。而参数化建模则具有非常大的优势，在对一台卸船机建立参数化模型后，对于其他结构型式相同的卸船机，只需输入若干尺寸参数就能很快建立起有限元模型。采用参数化建模，完成有限元分析报告大约只需要3天。这样便能大大节约时间，不仅降低了人力成本，也迎合了客户的要求，同时提高安全评估机构的市场竞争力。　　项目的实施，具有以下重要意义：①保障经济安全和提升质监科技水平；②提升起重机安全评估机构市场竞争力；③可供其他特种设备安全评估参考。　　3.技术原理及性能指标　　在项目实施期间，项目组主要围绕以下5项技术内容开展研究工作：①卸船机参数化建模技术；②制定合理分析工况；③根据分析结果，指导应力测试；④根据分析结果，指导振动测试；⑤开发一套卸船机参数化仿真分析软件。主要具备以下3个技术创新点：①从卸船机安全评估的角度出发，针对老旧卸船机尺寸参数发生改变的问题，建立参数化模型，制定相应工况；②将参数化仿真应用于老旧卸船机安全评估，指导应力测试和振动测试；③对单箱型梁和双箱型梁两种类型卸船机进行参数化仿真研究，以提高研究成果的通用性。　　本课题开发的一套卸船机参数化仿真分析软件的主要技术性能指标如下：①该软件可对单箱型梁和双箱型梁两种类型卸船机进行参数化仿真；②该软件对建模过程实现了参数化，只需输入参数即可创建有限元模型；③该软件对有限元模型的约束与耦合过程实现了参数化；④该软件对小车计算位置实现了参数化，总计包括9个小车计算位置；⑤该软件对强度分析的10个工况、载荷施加和求解过程实现了参数化，可显示所有工况下的等效应力云图，其中视图类型包括“等轴测图”、“俯视图”、“主视图”、“位移图”、“最大应力点局部视图”，可显示所有工况的最大应力，可显示各工况下的最大应力和最大位移，强度分析结果可用于指导应力测试；⑥该软件对模态分析的工况和求解过程实现了参数化，可显示前8阶振型图和固有频率，模态分析结果可用于指导振动测试。　　4.创见与创新　　1）从卸船机安全评估的角度出发，针对老旧卸船机尺寸参数发生改变的问题，建立参数化模型，制定相应工况；　　2）将参数化仿真应用于老旧卸船机安全评估，指导应力测试和振动测试；　　3）对单箱型梁和双箱型梁两种类型卸船机进行参数化仿真研究，以提高研究成果的通用性。　　5.社会经济效益，存在的问题　　5.1社会效益　　卸船机对广州乃至华南地区都意义重大，如果所有的卸船机都停止作业一天，广州以及华南部分地区就将面临煤炭紧缺的状况，所以维护卸船机的安全就显得至关重要。广州现有卸船机大约200台，其中约60台使用年限已超过15年，为了安全起见，这60台应是重点安全评估对象。由于卸船机是大型机械，一旦发生事故，尤其是发生主金属结构断裂等危险事故，其后果不堪设想，所以对其进行安全评估的社会效益巨大。本课题研究成果能显著提高卸船机安全评估效率和准确度，这将会产生巨大的社会效益。　　5.2经济效益　　通过参数化仿真提高卸船机安全评估效率，能带来以下经济效益：　　1）卸船机造价昂贵，一般都上千万，如果通过安全评估能确保卸船机多服役一年，该卸船机就能直接为企业节约多达60万元的成本；　　2）对于一台需要做安全评估的卸船机，如果采用常规的仿真方法，有限元分析约需3周，最终出具安全评估报告约需要3周，而采用参数化仿真，有限元分析只约需3天，最终出具安全评估报告则只大约需要3天，这样便大大提高了工作效率，可节约12个工作日时间，若评估一台卸船机收费5万元，如果采用参数化仿真，可因此大约降低6000元的成本。　　综上所述，该项目研究成果将会产生巨大的经济和社会效益。　　5.3存在的问题　　该项技术目前还主要运用在起重机领域，尚未推广运用到电梯、压力容器等其他特种设备领域，还需继续进行推广。

成果名称：	参数化仿真在桥式抓斗卸船机安全评估中的应用研究	关键词：	参数化仿真;安全评估;卸船机;桥式抓斗
成果类别：		一级分类名称：	装备制造
二级分类名称：	运输装备制造	三级分类名称：	水路运输装备
研究起止时间：	2014.02 至2016.01	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	广州特种机电设备检测研究院	学科分类2：	520.60
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：	TP319	课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	2014PT02
经费实际投入额（万元）：	30.00	评价单位：	广东省质量技术监督局
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2016.01.28	转让范围：
评价证书号：	YZ鉴字[2016]第007号	推荐单位：
推广形式：	无	成果登记号：	GK180305
成果简介：	1.课题来源与背景　　桥式抓斗卸船机大多在海边使用，使用环境恶劣，空气潮湿且粉尘密度高，容易发生锈蚀，且卸船机工作级别高，以上因素综合起来极易导致卸船机发生安全事故。所以，近年来，随着经济的快速发展和社会大众安全意识的提高，对起重机的安全运行提出了越来越高的要求，越来越多的起重机需要进行安全评估。在安全评估中，虽然有限元分析具有无可替代的优势，但其相对于其他评估手段，花费时间较多，这样不仅提高了人力成本，而且会大大拖延安全评估报告的出具时间。而通过采用参数化仿真，可缩短完成有限元分析报告的时间。　　项目来源于2014年2月广东省质量技术监督局下达的科技计划项目“参数化仿真在桥式抓斗卸船机安全评估中的应用研究”，项目编号2014PT02，由广州特种机电设备检测研究院承担。　　2.研究目的与意义　　虽然有限元分析具有无可替代的优势，但其相对于其他评估手段，花费时间较多，这样不仅提高了人力成本，而且会大大拖延安全评估报告的出具时间。采用常规的建模方法，完成有限元分析报告大约需3周时间，而且常规的建模方法不容易发现输入有误的数据。而参数化建模则具有非常大的优势，在对一台卸船机建立参数化模型后，对于其他结构型式相同的卸船机，只需输入若干尺寸参数就能很快建立起有限元模型。采用参数化建模，完成有限元分析报告大约只需要3天。这样便能大大节约时间，不仅降低了人力成本，也迎合了客户的要求，同时提高安全评估机构的市场竞争力。　　项目的实施，具有以下重要意义：①保障经济安全和提升质监科技水平；②提升起重机安全评估机构市场竞争力；③可供其他特种设备安全评估参考。　　3.技术原理及性能指标　　在项目实施期间，项目组主要围绕以下5项技术内容开展研究工作：①卸船机参数化建模技术；②制定合理分析工况；③根据分析结果，指导应力测试；④根据分析结果，指导振动测试；⑤开发一套卸船机参数化仿真分析软件。主要具备以下3个技术创新点：①从卸船机安全评估的角度出发，针对老旧卸船机尺寸参数发生改变的问题，建立参数化模型，制定相应工况；②将参数化仿真应用于老旧卸船机安全评估，指导应力测试和振动测试；③对单箱型梁和双箱型梁两种类型卸船机进行参数化仿真研究，以提高研究成果的通用性。　　本课题开发的一套卸船机参数化仿真分析软件的主要技术性能指标如下：①该软件可对单箱型梁和双箱型梁两种类型卸船机进行参数化仿真；②该软件对建模过程实现了参数化，只需输入参数即可创建有限元模型；③该软件对有限元模型的约束与耦合过程实现了参数化；④该软件对小车计算位置实现了参数化，总计包括9个小车计算位置；⑤该软件对强度分析的10个工况、载荷施加和求解过程实现了参数化，可显示所有工况下的等效应力云图，其中视图类型包括“等轴测图”、“俯视图”、“主视图”、“位移图”、“最大应力点局部视图”，可显示所有工况的最大应力，可显示各工况下的最大应力和最大位移，强度分析结果可用于指导应力测试；⑥该软件对模态分析的工况和求解过程实现了参数化，可显示前8阶振型图和固有频率，模态分析结果可用于指导振动测试。　　4.创见与创新　　1）从卸船机安全评估的角度出发，针对老旧卸船机尺寸参数发生改变的问题，建立参数化模型，制定相应工况；　　2）将参数化仿真应用于老旧卸船机安全评估，指导应力测试和振动测试；　　3）对单箱型梁和双箱型梁两种类型卸船机进行参数化仿真研究，以提高研究成果的通用性。　　5.社会经济效益，存在的问题　　5.1社会效益　　卸船机对广州乃至华南地区都意义重大，如果所有的卸船机都停止作业一天，广州以及华南部分地区就将面临煤炭紧缺的状况，所以维护卸船机的安全就显得至关重要。广州现有卸船机大约200台，其中约60台使用年限已超过15年，为了安全起见，这60台应是重点安全评估对象。由于卸船机是大型机械，一旦发生事故，尤其是发生主金属结构断裂等危险事故，其后果不堪设想，所以对其进行安全评估的社会效益巨大。本课题研究成果能显著提高卸船机安全评估效率和准确度，这将会产生巨大的社会效益。　　5.2经济效益　　通过参数化仿真提高卸船机安全评估效率，能带来以下经济效益：　　1）卸船机造价昂贵，一般都上千万，如果通过安全评估能确保卸船机多服役一年，该卸船机就能直接为企业节约多达60万元的成本；　　2）对于一台需要做安全评估的卸船机，如果采用常规的仿真方法，有限元分析约需3周，最终出具安全评估报告约需要3周，而采用参数化仿真，有限元分析只约需3天，最终出具安全评估报告则只大约需要3天，这样便大大提高了工作效率，可节约12个工作日时间，若评估一台卸船机收费5万元，如果采用参数化仿真，可因此大约降低6000元的成本。　　综上所述，该项目研究成果将会产生巨大的经济和社会效益。　　5.3存在的问题　　该项技术目前还主要运用在起重机领域，尚未推广运用到电梯、压力容器等其他特种设备领域，还需继续进行推广。
联系人：	傅倩倩	成果登记日期：	2018-03-28
联系人email：	393645356@qq.com	单位代码：	94408319
邮政编码222：	510540	联系人电话：	020-83939211-365
单位传真：	020-32366170	单位通讯地址：	广东省广州市黄埔区萝岗科学城科研路9号B栋304室
单位所在省市：		单位电话：	020-83939211-365
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：	武汉理工大学	已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2018	知识产权形式：
成果完成人：	刘金;黄国健;陈敏;彭启凤;王伟雄;谢超;王新华;王贡献;袁建明;齐凯;蒋秉栋;刘向民	资源采集日期：	2018-10-15

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