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铸造起重机吊运熔融金属,工作在高温、高粉尘的环境中,工作级别高,是冶金行业安全生产的必需设备,一旦出现故障可能造成较大损失和严重后果。目前在铸造起重机的设计阶段对运行使用、维护维修及故障分析考虑不足,缺少对原始设计的验证和结构优化改进。利用虚拟样机技术可以有效的解决这一问题,实现后期监测、维护和维修数据反作用于结构的设计阶段,通过虚拟样机仿真快速验证设计的改进是否能够解决运维中发现的问题,支持大型复杂起重机械装备的结构优化;同时利用仿真结果对运维过程中起重机状态监测方案制定提供有效的指导与优化,最大限度的保障铸造起重机安全运行。本文以SolidWorks、ADAMS、ANSYS软件为平台,利用多领域建模工具和仿真技术,在协同仿真环境下搭建铸造起重机虚拟样机并进行多工况的刚体动力学仿真以及刚柔耦合动力学仿真。通过将仿真结果与理论计算以及现场测试结果进行对比,验证模型的正确性以及方案的可行性,为铸造起重机的结构故障原因分析、结构优化设计以及应力监测传感器布置策略提供理论依据。本文主要研究内容如下:(1)分析铸造起重机的机构、结构。根据设计图纸,在SolidWorks中采用自底向上与自顶向下结合的方式建立铸造起重机的三维模型。(2)将SolidWorks中建立的铸造起重机三维模型导入ADAMS中。依据ADAMS的多刚体动力学理论,搭建铸造起重机的虚拟样机并进行多刚体动力学仿真,将仿真结果与理论计算进行对比,验证虚拟样机模型建立与仿真参数设置的正确性。(3)将SolidWork中建立的铸造起重机桥架模型导入ANSYS中,采用有限元法建立桥架的柔性体模型并导入ADAMS中,依据ADAMS的多柔体动力学理论进行刚柔耦合动力学仿真。将仿真得到的载荷文件导入到ANSYS中作为边界条件,对桥架进行有限元仿真分析。将ADAMS与ANSYS两种软件的仿真结果与理论计算及现场测试结果进行比较,验证虚拟样机建立的正确性。通过仿真结果分析,对铸造起重机现有结构提出改进方案并为桥架应力监测传感器布设提供指导。(4)采用光纤光栅传感技术对铸造起重机桥架的应力热点区进行了应力监测,对采集到的波长信息进行数据处理,绘制监测过程中的应力时程曲线,作为验证仿真结果正确性的依据,为仿真模型的修正与优化提供指导。