动臂式塔式起重机(简称动臂塔机)是由众多梁杆单元组成的复杂结构。对于动臂塔机的结构设计和力学分析,有限元法不失为一种好方法。然而,由于动臂塔机结构的复杂性、类型的多样性和载荷工况的多变性,导致对其进行有限元建模和分析往往较为困难。因此,研制一个能适用于目前国内外常见的动臂塔机结构的分析系统,既是众多相关生产企业的迫切要求,也本文研究宗旨之所在。本文以国内外常见的动臂塔机为研究对象,以有限元分析软件SAP5和Visual Basic、AutoCAD为研究工具,基于梁杆结构有限元理论,对动臂塔机的金属结构进行了分类、力学抽象和有限元建模,形成了可适用于目前国内外常见动臂塔机结构的有限元模型与分析计算系统。为了便于该系统在动臂塔机分析中的应用,本文设计了一个界面友好的操作平台,用户只要输入起重臂、塔身、塔帽、平衡臂的几何与材料参数,即可得到有限元分析模型,且该模型容易实现参数化和模块化,便于进行力学分析。值得说明的是,应用本文所研发的有限元分析计算系统,曾对山西工程机械厂生产的C6010型塔式起重机进行了有限元分析,获得了比较满意的结果。这证明本文的计算过程是正确的,分析结果是可信的,所研发的分析系统是可以满足工程实际需要的。针对国产起重臂金属结构自重过大、模型复杂、耗材较多等缺陷,本文还应用ANSYS软件对起重臂进行了优化设计,给出了优化方案。在保证起重臂结构承载能力的前提下,有效降低了起重臂结构自重。但限于多种原因,本文只对起重臂进行了优化设计,尚未对塔身、塔帽、平衡臂等构件进行优化分析,这有待于进一步深入研究。