吊裝過程中吊繩與分段接觸的仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種吊裝過程中吊繩與分段接觸的仿真方法，它包括以下步驟：步驟1、獲取吊繩吊點(diǎn)A、B的坐標(biāo)，以及分段上棱邊C、D兩端點(diǎn)的坐標(biāo)，建立平面BCD的法線方向n，設(shè)定吊繩BA向量與平面CBD法向量n的點(diǎn)乘為標(biāo)量αC，當(dāng)αC符號(hào)發(fā)生變化時(shí)，判斷吊繩與分段接觸，則進(jìn)入步驟2；步驟2、設(shè)定接觸點(diǎn)為P，并定義α為P點(diǎn)在棱邊CD上的坐標(biāo)參數(shù)，此時(shí)吊繩AB在P點(diǎn)對(duì)棱邊CD方向的合力為零；步驟3、使用迭代法計(jì)算α的值，得到接觸點(diǎn)P的位置，用于應(yīng)力分析。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：可以精確的模擬得出吊繩與分段的接觸位置，有效的將該結(jié)果用于指導(dǎo)設(shè)定吊裝參數(shù)和吊裝位置，從而避免經(jīng)驗(yàn)誤差，提高吊裝設(shè)備的使用效率。
【專利說明】吊裝過程中吊繩與分段接觸的仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及剛體動(dòng)力學(xué)和接觸力學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及吊裝過程中的仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]龍門起重機(jī)是一種大型起重機(jī)械設(shè)備，設(shè)有多個(gè)通過吊繩懸掛的吊鉤，可以在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運(yùn)重物，常用在造船廠、碼頭等場所，主要用來吊裝成件物品，配備合適的吊具后也可吊運(yùn)散裝或液態(tài)物料。
[0003]現(xiàn)代船體的建造中， 通常是將船體分割成若干個(gè)分段分別進(jìn)行建造，每個(gè)分段在制作時(shí)一般采用反造法，即甲板面朝下反向建造，分段建造完成后，需要通過起重機(jī)吊起并翻身進(jìn)行船臺(tái)裝配，因此船廠一般都配備大型的龍門起重機(jī)，并在分段的甲板后方兩端分別設(shè)置主吊碼和副吊碼，在副吊碼相對(duì)的甲板前方設(shè)置正面副吊碼，當(dāng)翻身時(shí)，先用主吊鉤掛住主吊碼，副吊鉤掛住副吊碼，將分段吊起足夠的高度后，放松副吊鉤，使分段以主吊碼為圓心旋轉(zhuǎn)，在此過程中副吊鉤的吊繩勢必會(huì)接觸分段的某個(gè)棱邊，并發(fā)生擠壓接觸，繼續(xù)放松副吊鉤至吊繩完全松弛，將副吊鉤從副吊碼上取下，重新掛在正面副吊碼上，收緊副吊鉤的吊繩，直至分段水平，完成翻身操作。由于分段的尺度和重量都較大，在吊裝過程中對(duì)安全的要求較高，而分段在翻身過程中，吊繩不可避免的會(huì)接觸分段的某個(gè)棱邊并相互擠壓，操作不慎很容易出現(xiàn)吊繩變形斷裂或者分段形變的嚴(yán)重事故，因此需要準(zhǔn)確的判斷吊繩與分段的接觸位置，為吊裝翻身提供安全操作的依據(jù)。
[0004]目前多采用經(jīng)驗(yàn)方法判斷吊繩與分段的接觸位置，為保證安全，對(duì)吊裝重量的安全系數(shù)取值偏大，即使用大吊重的設(shè)備起吊較小重量的分段，設(shè)備投資大，利用效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種吊裝過程中吊繩與分段接觸的仿真方法，使用該方法可以準(zhǔn)確預(yù)測吊繩與分段的接觸位置，為設(shè)置起吊翻身方案提供安全保障。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種吊裝過程中吊繩與分段接觸的仿真方法，它包括以下步驟:
[0007]步驟1、獲取吊繩吊點(diǎn)A、B的坐標(biāo)，以及分段上棱邊C、D兩端點(diǎn)的坐標(biāo)，建立平面BCD的法線方向η,設(shè)定吊繩BA向量與平面CBD法向量η的點(diǎn)乘為標(biāo)量α。，即
?C醫(yī)BA^il ,當(dāng)α。符號(hào)發(fā)生變化時(shí)，判斷吊繩與分段接觸，則進(jìn)入步驟2 ;
[0008]步驟2、設(shè)定接觸點(diǎn)為P,其坐標(biāo)為Xp = (1- a ) xc+ a xD = xc+ a (xD_xc)，其中x為各點(diǎn)的坐標(biāo)，a為P點(diǎn)在棱邊⑶上的坐標(biāo)參數(shù)，即a =CP/⑶，吊繩AB在P點(diǎn)對(duì)棱邊⑶方
向的合力滿足條件:1JiRAiI PB-! PB! Pij.CD* O;
[0009]步驟3、使用迭代法計(jì)算a的值，即iUf 羞da = C?,設(shè)定最小誤差精度為ε，選取初始值α代入，如果|f I > ε，繼續(xù)選取初始值α，如果|f| < ε，則得到P點(diǎn)位置。
[0010]在分段翻身過程中，棱邊所在平面的法線方向勢必會(huì)發(fā)生改變，因此可用吊繩和法向量的點(diǎn)乘標(biāo)量來指示吊繩是否與棱邊發(fā)生接觸，判斷簡便準(zhǔn)確，當(dāng)?shù)趵K與棱邊在P點(diǎn)發(fā)生接觸時(shí)，吊繩對(duì)于分段的合力方向位于Z APBA角平分線方向，且該合力在棱邊CD方向上的分量為零，因此可以使用迭代法求解出P點(diǎn)在棱邊上的位置，從而有效的將該結(jié)果用于指導(dǎo)設(shè)定吊裝參數(shù)和吊裝位置，從而避免經(jīng)驗(yàn)誤差，提高設(shè)備的使用效率。
[0011]為加快初始值a的選取，使迭代次數(shù)更少，在步驟3中，當(dāng)檢測到吊繩AB與棱邊⑶接觸時(shí)，可以先選取吊繩AB上任意點(diǎn)Q與棱邊⑶上任意點(diǎn)P’，計(jì)算二者距離的最小值，點(diǎn)P’和點(diǎn)Q之間距離最小需要滿足
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種吊裝過程中吊繩與分段接觸的仿真方法，其特征在于:它包括以下步驟:步驟1、獲取吊繩吊點(diǎn)A、B的坐標(biāo)，以及分段上棱邊C、D兩端點(diǎn)的坐標(biāo)，建立平面BCD的法線方向η,設(shè)定吊繩BA向量與平面CBD法向量η的點(diǎn)乘為標(biāo)量a c,即(Ir - BA-1I ,當(dāng)％符號(hào)發(fā)生變化時(shí)，判斷吊繩與分段接觸，進(jìn)入步驟2 ;步驟2、設(shè)定接觸點(diǎn)為P，其坐標(biāo)為Xp = (l-α )xc+a xD = xc+a (xD_xc),其中x為各點(diǎn)的坐標(biāo)，a為P點(diǎn)在棱邊⑶上的坐標(biāo)參數(shù)，即a =CP/⑶，吊繩AB在P點(diǎn)對(duì)棱邊⑶方向的合力滿足條件
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吊裝過程中吊繩與分段接觸的仿真方法，其特征在于:在步驟3中，先選取吊繩AB上任意點(diǎn)Q與棱邊⑶上任意點(diǎn)P’，計(jì)算二者距離的最小值，點(diǎn)P’和點(diǎn)Q之間距離最小需要滿足

【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103745039SQ201310722397
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】蔡智華, 何志年, 顧桃芳, 張俊波, 丁燁, 盛國強(qiáng) 申請(qǐng)人:廣州中國科學(xué)院工業(yè)技術(shù)研究院, 廣州中船龍穴造船有限公司