我国起重机轻量化设计研究
                                          刘全兴1，刘蕴2，殷国富2
                                (1.四川航天职业技术学院飞行器制造系，四川 成都 610100）
                                  （2.四川大学空天科学与工程学院，四川 成都 610065)
    实现轻量化是未来起重机发展的必然趋势，有关起重机轻量化设计的研究在中国起步较晚，但近年来得到了快速发展，已成为当前起重机设计制造领域的热点问题。为了全面快速了解中国起重机轻量化设计研究工作的整体概况，从设计计算方法、结构、材料、工艺等方面对起重机轻量化设计研究进行了论述和评论。

    近年来，我国起重机轻量化设计技术得到了快速发展并且得到了广泛的应用，起重机轻量化成为当前我国起重机设计领域研究的重点内容。为了帮助相关研究人员迅速了解该领域的相关情况，作者搜集了近10年来国内有关起重机轻量化设计方面的学术论文以及各大高校、科研院所的硕、博士学位论文，结合自己的研究经验，经过归纳整理、分析提炼，对该领域已经取得的研究成果、研究中的焦点问题以及研究中尚存在的问题等进行了系统的、全面的叙述和评论，以期给起重机轻量化设计的研究人员提供一定的借鉴和指导。

1相关概念及定义
1.1轻量化
   轻量化技术是指采用优化结构、优选材料、优选加工方法等，在最大化减轻机械零部件或整机自重的基础上，实现结构质量、制造成本、产品性能等综合指标最优化的一项新技术。

1.2轻量化设计的思路
   轻量化的目的在于将所设计产品的自重降到最低，同时还必须保证产品的功能完备，安全性与耐用性符合设计要求。轻量化设计可从以下几方面考虑：
1）结构轻量化，设计合理的几何外形和单一的传力路径来实现先进的结构构造。
2）材料轻量化，采用密度更小、强度更高的材料代替质量体积比较大的材料。
3）工艺轻量化，挖掘各种工艺技术的潜能，以实现最可靠的构件功能集成。
4）借助于高水平的分析计算方法（FEM、BEM等），获得结构的应力载荷分布与稳定性情况，从而为起重机的轻量化设计提供理论依据。
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2结构轻量化
2.1轻量化设计计算方法
2.1.1极限状态法
   极限状态法以概率论、数理统计、可靠性分析为理论基础，把载荷、材料属性、构件实际尺寸等均看作基于某种概率分布的统计量，通过获得各基本变量的分布概率模型及概率模型参数，计算产品失效概率来估算起重机钢结构的安全度［2］，是一种近似于定量计算的方法。这种计算方法考虑了金属结构的实际工况，计算结果精确，能充分利用钢材的性能，比较适合轻量化设计计算。

2.1.2有限元法［3-4］
    有限元法是一种以弹性力学为基础的现代数值计算方法，能综合考虑产品的实际工况和约束，对其实体模型进行近似定量的分析，给出结构全面的应力变形情况，为优化设计和轻量化设计奠定基础，对复杂结构及系统的精确化分析与设计尤为有


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基金项目：四川省科技支撑计划项目（2012GC0080）；国家科技重大专项课题资助项目（2013ZX04005-012）
作者简介：刘全兴（1989—），男，四川成都人，四川航天职业技术学院助教，硕士，主要研究方向为计算机辅助设计与制造



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