大型挖泥船的整体设计中起到连接作用的人字架受力比较繁多;本身布置和几何尺寸极大影响了起升变幅机构的机构设计选型,也影响着转台上筋板布置及转台的弯矩分布,三套卷扬机构的布局;因此快速合理的设计就很有必要。本课题以优化设计理论、有限元理论及动力学理论为基础,结合ANSYS、Matlab和ADAMS软件对人字架进行研究。重点研究人字架结构进行几何尺寸优化设计,有限元强度分析及动态力学性能。主要的工作可分为以下几个方面:(1)结合挖泥机人字架部件的设计方案,对人字架系统进行受力分析。(2)在Matlab里建立人字架几何尺寸优化模型。以人字架质量减少为目标函数,以前撑杆与转台平面面夹角、工字钢及箱型梁的板厚、宽度和高度四个变量,以稳定性、长细比、变幅拉力限制、等约束条件,结合fmincon函数作出优化分析。(3)将上述优化模型的优化结果代入,对人字架进行施工设计,依照优化参数,在ANSYS里建立几何尺寸优化后的人字架有限元模型。进行强度和刚度校核,并与原先方案设计时的有限元模型进行主要截面的强度、刚度对比分析,得出结论。(4)将优化后的人字架有限元模型及臂架有限元模型一起导入到ADAMS模型里,建立柔体模型;并将在Solidworks里建立的转台刚体模型导入到ADAMS模型里,进行仿真分析,得出变幅拉力绳、起升绳、开闭绳的拉力随时间变化的曲线;计算出动载系数,进行动力学分析。进一步得出人字架其中的10个节点最大的应力;最后将起升、变幅钢丝绳的拉力反馈回Matlab进行进一步分析。