1。4 国内外研究现状及存在问题

1。5 本文主要研究内容及研究步骤

按照设计任务书的要求，参照《船舶与海上设施起重设备规范》（2007），起重船 主扒杆的主钩起吊质量为 500 吨×2，副钩起吊质量为 400 吨。计算起重船扒杆在主钩 作业状态，副钩作业状态，调遣状态和过桥状态四种状态下受风载等各种载荷时的受力 情况并进行强度分析和稳定性验算，并且计算在不同倾角时，扒杆所允许的吊重。

应用 ANSYS Workbench 软件建立起重船扒杆结构的有限元模型并进行计算，分析 计算得出四种工况下扒杆的位移图、应力图、应变图。通过对得出的图形进行分析，判 断扒杆强度是否满足规范要求，并针对局部应力集中区进行结构强化，对受力较小的区 域在不影响整体受力的情况下进行优化改良。

研究步骤：

（1）搜索与起重船扒杆相关的文献资料，了解论文研究背景，并学习如何使用

ANSYS 软件建模并进行静力分析。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

（2）运用 ANSYS Workbench 软件建立扒杆的三维模型，并进行有限元网格划分。

（3）对有限元模型进行边界条件设定，施加相应载荷，计算在不同工况下的受力 情况，得出各种工况下的位移图、应力图、应变图，并分析结构强度和稳定性。

（4）根据计算结果完成论文。

第二章 有限元理论和强度计算理论

2。1 有限元的发展史、现状与展望

18 世纪末，为解决传统力学方法所不能解决的问题，现代有限元思想开始萌芽。为 求解轴力杆的平衡问题，欧拉发明了变分法，这是一种与现代有限元法相似的方法。1941 年，累尼科夫（A。Hrennikoff）创立了离散元素法，这种方法是使用构架方法来求解弹 性力学问题，但这种方法有很大的局限性，仅可以构造杆系结构的离散模型。1943 年， 柯兰特（R。 Courant）在一篇求解扭转问题的论文中首次提出了有限元法[16]。50 年代， 美国波音公司首先将连续的机翼离散为三结点的三角形单元，使用矩阵位移法来求解传 统力学方法所无法求解的应力、应变问题。1954-1955 年，航空工程杂志上刊登了德国 的 J。H。Argyris 所研究发表一组关于能量原理和结构分析论文，这些论文奠定了有限元法 的理论基础。20 世纪 60 年代初，克拉夫（R。W。Clough）教授发表了论文“The finite element in plane stress analysis”，这篇论文研究了平面弹性问题，也是在这篇论文中，“有限元 法”这个名称被首次正式提出，这意味着“有限元”这一概念的正式出现[17]。

1965 年，中国数学家冯康发表了论文《基于变分原理的差分格式》，这篇论文初步 发展了有限元法，得出了在特定条件下，使用有限元法求解得到的表达式，并初步证明 了有限元法解的收敛性。这是中国关于有限元法的首篇重要文章，正是因为这篇论文， 国际学术界承认了我国具有独立发展有限元方法的资格。之后，我国著名的力学家，教 育家，河海大学教授徐芝纶院士编写了很多关于有限元法的专著，这些作品广泛用于大 学课堂，十分详细并深入浅出地向读者讲解了有限元方法。从此，有限元理论正式进入 中国并迅速生根发芽，我国有限元应用及发展的历史也就此展开。

上个世纪 70 年代之后，计算机技术，特别是 PC 个人电脑的出现和发展，引发了各 种电脑软件程序的开发和使用。同时，由于计算机内存的扩大、数据运行处理能力的提 升，各种有限元软件被开发了出来，有限元开始迅速发展起来。