吊装过程中吊绳与分段接触的仿真方法
【专利摘要】本发明公开了一种吊装过程中吊绳与分段接触的仿真方法，它包括以下步骤：步骤1、获取吊绳吊点A、B的坐标，以及分段上棱边C、D两端点的坐标，建立平面BCD的法线方向n，设定吊绳BA向量与平面CBD法向量n的点乘为标量αC，当αC符号发生变化时，判断吊绳与分段接触，则进入步骤2；步骤2、设定接触点为P，并定义α为P点在棱边CD上的坐标参数，此时吊绳AB在P点对棱边CD方向的合力为零；步骤3、使用迭代法计算α的值，得到接触点P的位置，用于应力分析。本发明的优点是：可以精确的模拟得出吊绳与分段的接触位置，有效的将该结果用于指导设定吊装参数和吊装位置，从而避免经验误差，提高吊装设备的使用效率。
【专利说明】吊装过程中吊绳与分段接触的仿真方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及刚体动力学和接触力学【技术领域】，尤其是涉及吊装过程中的仿真方法。
【背景技术】
[0002]龙门起重机是一种大型起重机械设备，设有多个通过吊绳悬挂的吊钩，可以在一定范围内垂直提升和水平搬运重物，常用在造船厂、码头等场所，主要用来吊装成件物品，配备合适的吊具后也可吊运散装或液态物料。
[0003]现代船体的建造中， 通常是将船体分割成若干个分段分别进行建造，每个分段在制作时一般采用反造法，即甲板面朝下反向建造，分段建造完成后，需要通过起重机吊起并翻身进行船台装配，因此船厂一般都配备大型的龙门起重机，并在分段的甲板后方两端分别设置主吊码和副吊码，在副吊码相对的甲板前方设置正面副吊码，当翻身时，先用主吊钩挂住主吊码，副吊钩挂住副吊码，将分段吊起足够的高度后，放松副吊钩，使分段以主吊码为圆心旋转，在此过程中副吊钩的吊绳势必会接触分段的某个棱边，并发生挤压接触，继续放松副吊钩至吊绳完全松弛，将副吊钩从副吊码上取下，重新挂在正面副吊码上，收紧副吊钩的吊绳，直至分段水平，完成翻身操作。由于分段的尺度和重量都较大，在吊装过程中对安全的要求较高，而分段在翻身过程中，吊绳不可避免的会接触分段的某个棱边并相互挤压，操作不慎很容易出现吊绳变形断裂或者分段形变的严重事故，因此需要准确的判断吊绳与分段的接触位置，为吊装翻身提供安全操作的依据。
[0004]目前多采用经验方法判断吊绳与分段的接触位置，为保证安全，对吊装重量的安全系数取值偏大，即使用大吊重的设备起吊较小重量的分段，设备投资大，利用效率不高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种吊装过程中吊绳与分段接触的仿真方法，使用该方法可以准确预测吊绳与分段的接触位置，为设置起吊翻身方案提供安全保障。
[0006]本发明的技术解决方案是:一种吊装过程中吊绳与分段接触的仿真方法，它包括以下步骤:
[0007]步骤1、获取吊绳吊点A、B的坐标，以及分段上棱边C、D两端点的坐标，建立平面BCD的法线方向η,设定吊绳BA向量与平面CBD法向量η的点乘为标量α。，即
?C醫BA^il ,当α。符号发生变化时，判断吊绳与分段接触，则进入步骤2 ;
[0008]步骤2、设定接触点为P,其坐标为Xp = (1- a ) xc+ a xD = xc+ a (xD_xc)，其中x为各点的坐标，a为P点在棱边⑶上的坐标参数，即a =CP/⑶，吊绳AB在P点对棱边⑶方
向的合力满足条件:1JiRAiI PB-! PB! Pij.CD* O;
[0009]步骤3、使用迭代法计算a的值，即iUf 羞da = C?,设定最小误差精度为ε，选取初始值α代入，如果|f I > ε，继续选取初始值α，如果|f| < ε，则得到P点位置。
[0010]在分段翻身过程中，棱边所在平面的法线方向势必会发生改变，因此可用吊绳和法向量的点乘标量来指示吊绳是否与棱边发生接触，判断简便准确，当吊绳与棱边在P点发生接触时，吊绳对于分段的合力方向位于Z APBA角平分线方向，且该合力在棱边CD方向上的分量为零，因此可以使用迭代法求解出P点在棱边上的位置，从而有效的将该结果用于指导设定吊装参数和吊装位置，从而避免经验误差，提高设备的使用效率。
[0011]为加快初始值a的选取，使迭代次数更少，在步骤3中，当检测到吊绳AB与棱边⑶接触时，可以先选取吊绳AB上任意点Q与棱边⑶上任意点P’，计算二者距离的最小值，点P’和点Q之间距离最小需要满足
[0012]
【权利要求】
1.一种吊装过程中吊绳与分段接触的仿真方法，其特征在于:它包括以下步骤:步骤1、获取吊绳吊点A、B的坐标，以及分段上棱边C、D两端点的坐标，建立平面BCD的法线方向η,设定吊绳BA向量与平面CBD法向量η的点乘为标量a c,即(Ir - BA-1I ,当％符号发生变化时，判断吊绳与分段接触，进入步骤2 ;步骤2、设定接触点为P，其坐标为Xp = (l-α )xc+a xD = xc+a (xD_xc),其中x为各点的坐标，a为P点在棱边⑶上的坐标参数，即a =CP/⑶，吊绳AB在P点对棱边⑶方向的合力满足条件
2.根据权利要求1所述的吊装过程中吊绳与分段接触的仿真方法，其特征在于:在步骤3中，先选取吊绳AB上任意点Q与棱边⑶上任意点P’，计算二者距离的最小值，点P’和点Q之间距离最小需要满足
【文档编号】G06F17/50GK103745039SQ201310722397
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】蔡智华, 何志年, 顾桃芳, 张俊波, 丁烨, 盛国强 申请人:广州中国科学院工业技术研究院, 广州中船龙穴造船有限公司