1.1.1海上风电吊装船起重机的研究背景

随着海上风电技术的发展，海上吊装船的应用已经越来越广泛，多变的海上环境对海上吊装船起重机的要求也越来越高，使用现代设计理论和方法进行起重机的设计更能模拟实际使用工况，设计出来的起重机也更加具有功能性、可靠性和经济性。

在上世纪90年代中期，须雷在结合了国内外起重机设计实例和发展趋势的基础上，提出针对起重机实际使用的结构边界条件用有限元法进行定量分析计算，为设计提供丰富的、反映实际工况的结果，使得设计更加精确；戴晟等人通过有限元模拟了DLQ25轮胎式起重机承受静载和动载的情况下转台结构的应力分布情况，发现结构的应力分布主要集中区域；蒋红旗等人对起重机吊臂的有限元模态分析，得出了吊臂各阶模态下的固有频率和振型，发现了吊臂振动中的危险区域；李珩等人着重于门机起重机有限元辅助分析系统中的载荷模块的加载方式的研究，并得出角度解算的近似计算式，对门机起重机特点提出一种脱离计算机辅助工程前处理器的快速建模方法；胡伟等人通过对某甲板起重机有限元分析及优化设计，为起重机的设计提出了合理建议。

本文以海上风电吊装船的起重机人字架为研究对象，根据相关设计要求和规范，对不同人字架结构进行几何建模、有限元建模、典型工况求解和分析，找出最合理的人字架结构。

随着我国海上风电技术地迅猛发展，对于海上吊装船的需求越来越重要，对作为海上吊装船起重机的关键金属结构人字架的研究意义重大。

1.1.2海上风电吊装船起重机的国内外现状

1.2 课题研究的主要内容

海上船用吊装船起重机的技术重点在于金属结构，所以该课题主要研究内容是海上船用起重机的人字架金属结构。

（1）通过查阅相关资料，了解起重机人字架的相关结构，并根据起重机所需满足功能参数确定人字架尺寸模型；

（2）通过三维建模软件，建立不同的人字架实体结构模型；

（3）分析了解在各工况下人字架所受载荷情况，并确定有限元分析的典型工况；

（4）运用有限元软件Ansys对人字架进行结构分析，比较相关结构人字架有限元分析结果确定最优人字架结构。

1.3 课题研究方法和步骤

1.3.1研究方法：

    利用三维建模软件Pro/E建立三维实体模型，在大型CAE软件ANSYS基础上进行人字架金属结构有限元分析，结合比较不同人字架结构的有限元分析结果确定最优人字架结构。

1.3.2 研究步骤、措施：

    （1）了解国内外风电吊装船、海上石油平台主吊机结构特点及发展趋势；

    （2）了解分析风电吊装船、海上石油平台主吊机人字架常见结构形式和结构特点；

    （3）分析人字架在各工况下所受载荷情况，并确定有限元分析的典型工况；

    （4）运用三维建模软件Proe对主吊机人字架进行结构建模设计；

    （5）运用有限元软件Ansys对主吊机人字架进行强度和刚度分析、模态分析；

    （6）比较不同结构人字架有限元分析结果，确定人字架最优结构形式；

（7）整理设计说明书，完成毕业论文。

1.4 课题研究的目的与意义

1.4.1研究目的

由于海上条件相对陆地较为恶劣以及海里经常出现大风大浪甚至地震海啸，所以海上风电安装难度系数大，所以海上风电系统的安装需要更高的安装技术。目前我国还没有理想的安装设施，在这样的情况下对海上风电吊装设备的研究显得尤为重要，所以本课题通过三维建模、有限元分析来研究主吊机人字架在海上复杂工况下的力分析源Z自)优尔/文\论,文]网[www.youerw.com，从而进行结构优化设计，给海上风电安装设备人字架设计提供理论基础。