集裝箱港口主要設備為岸邊集裝箱起重機（岸橋），其中常見的問題包括了機械結構承力不足導致設備產(chǎn)生裂縫、液壓系統(tǒng)及制動方面出現(xiàn)過載、在役岸橋鋼結構連接焊縫銹蝕、在役岸橋前大梁拉桿及鋼繩的強度問題等。

因此，針對集裝箱港口主要對整機及鋼纜進行強度及疲勞分析。

散料港口主要設備有螺旋卸船機、抓斗卸船機、埋刮板卸船機、鏈斗卸船機等散料卸貨及裝船設備，其中常見問題包括了設備提升過載，如取料量過大產(chǎn)生的物料堵塞；襯板脫落導致設備磨損嚴重；電機功率過載導致的軸承發(fā)熱；鏈條、板型等結構的變形和斷裂等。

針對散料港口則主要對設備運轉(zhuǎn)功率和取料量之間的關系及連接部位的疲勞強度進行仿真分析。

通過CAE的整機建模方式，對港機設備整體性能進行評估，在設計和制造初期就能夠?qū)崿F(xiàn)對設備作業(yè)狀況的良好預估，降低成本的同時提高了設備使用的安全性。

下面將以抓斗卸船機為例進行整機分析：

抓斗取料分析 > 鋼纜強度分析 > 懸臂剛架強度分析 > 焊接疲勞分析 > 行走軌道強度分析

其他應用案例

• 螺旋卸船機

• 刮板卸船機

• 鏈斗卸船機

• 料倉卸料分析

• 移動式起重機（爪）

• 門式起重機

案例 - 抓斗卸船機整機分析

抓斗取料分析

通過EDEM離散元對散料進行建模，模擬不同結構抓斗下物料的運動狀態(tài)，從而對抓斗取料量、取料后的物料堆積狀態(tài)、取料及卸料時的連桿受力、電液推桿的功率、抓斗磨損等進行仿真分析。

> 取料量分析

計算不同的來料如糧食、礦石等的取料量及卸料量，實時獲取作業(yè)過程中船艙及抓斗內(nèi)的物料質(zhì)量，從而確定抓斗效率，預估取料及卸料的時間。

> 取料應力分析

抓斗連桿的應力及強度隨著取料的作業(yè)過程而變化，不同物料取料時應力集中區(qū)域及最大應力值不同，因而需要對連桿進行強度及連桿開合疲勞分析，使抓斗更好地適應各種極端作業(yè)工況。

> 扭矩應力分析

針對不同物料輸出抓斗從接觸物料、抓取物料、抓取后離開艙體的執(zhí)行機構受力、曲柄扭矩、纜繩受力曲線，其中，可以根據(jù)曲柄扭矩獲取電液荷載大小，從而得到整機合理的運行功率。

鋼纜強度分析

通過對鋼纜建模，模擬在吊裝時的實際工作狀態(tài)，分析自動臂（伸縮）/旋轉(zhuǎn)臂及鋼纜受力，在各種負載條件下測試機器，評估工作能力和可行性。

> 伸縮臂及鋼纜受力曲線

懸臂鋼架強度分析

懸臂受到來自前端如抓斗的拉力，因此需要通過對懸臂作業(yè)及非作業(yè)狀態(tài)進行強度及應力的分析，評估懸臂鋼架是否滿足強度要求。

此外，在滿足使用安全的前提下，通過對懸臂結構進行拓撲優(yōu)化實現(xiàn)輕量化設計，不僅能夠節(jié)省建材成本，還能夠減弱環(huán)境如氣流對懸臂作業(yè)擺臂的影響，減小風阻。

> 非作業(yè)狀態(tài)

> 作業(yè)狀態(tài)

焊接疲勞分析

結構件的疲勞分析對象包括了連接件及運動件、旋轉(zhuǎn)結構、行走結構、葫蘆、吊鉤、鋼纜、滑輪等，結構件通過螺栓、焊接等方式進行連接，其中焊接容易出現(xiàn)焊縫疲勞的問題，因此，通過對焊接節(jié)點進行疲勞分析，能夠避免高強度工況下產(chǎn)生的過載，從而得到精細的維護周期。

焊縫疲勞分析可以通過Volve和Joint Line兩種方法實現(xiàn)，其中Volve主要對焊點進行分析，Joint Line則是對整個焊接處進行分析。

> Volve分析方法

Volve分析方法支持填縫焊、拼接焊等，可以用來評估焊趾、焊根、焊喉處的損傷情況，輸出采用純彎、純拉壓的疲勞SN曲線。

> Joint Line方法

Joint Line方法利用共節(jié)點建模，無需額外殼單元，同樣支持 T 型、L型、共面等多種對接形式。

行走軌道強度分析

利用多體動力學及有限元分析行走輪及軌道在特定工況下行走作業(yè)時的最大變形量和最大應力，評估是否滿足強度要求。

> 行走作業(yè)最大位移曲線

> 行走作業(yè)最大應力曲線

其他應用案例

螺旋卸船機

分析螺旋轉(zhuǎn)速、物料填充率、螺旋間距對卸船效率的影響；物料種類，顆粒大小與螺旋轉(zhuǎn)速的搭配；轉(zhuǎn)軸扭矩分析；中心轉(zhuǎn)軸與筒壁內(nèi)側的磨損；中心轉(zhuǎn)軸的自身疲勞和應力分析等。

刮板卸船機

刮板的磨損、強度分析及優(yōu)化；分析刮板大小、形狀、間距對取料效率的影響；刮板運動速度、物料的堆積量、進料口形狀、大小、角度對卸船效率的影響；鏈條的強度分析；扭矩功率分析等。

鏈斗卸船機

鏈斗的磨損、強度分析及優(yōu)化；分析鏈斗大小、形狀、間距對取料效率的影響；分析鏈斗運動速度與物料的堆積量對卸船效率的影響等。

料倉卸料分析

分析料倉卸料口的大小、結構對卸料效率的影響；料倉磨損、壽命分析；分析料倉卸料時物料的堆積情況，是否會出現(xiàn)拱形結構等。

門式起重機

對抓手和鋼索進行應力、強度的分析；抓斗抓取能力與液壓系統(tǒng)之間配合；行走軌道的強度分析；滑輪、連接件等強度分析；橫架梁工作狀態(tài)下的應力、強度分析、優(yōu)化設計、輕量化設計等。

移動式起重機（爪）

抓斗應力、強度、抓取情況；液壓系統(tǒng)的機電液聯(lián)合仿真；連接件、結構件的強度、剛度、疲勞分析及優(yōu)化；履帶接地長度、履帶接地比壓和滑轉(zhuǎn)率隨切土深度的變化規(guī)律；整機的質(zhì)心分析布置，輕量化設計等。