龍門架的案例
【iSolver案例分享5】龍門架模態分析案例
引言：結構有限元軟件iSolver已發展到一定階段，現采用結構有限元軟件iSolver進行結構分析，iSolver可使用Abaqus作為前后處理工具，本文以橋梁結構的模態分析為例，將iSolver和Abaqus計算結果進行對比，計算實例采用經典案例“龍門架模態分析”，比對兩種有限元軟件的計算結果。
模態分析是各種動力學分析類型中基礎的內容，結構和系統的振動特性決定了結構和系統對其他各種動力載荷的響應情況。所以，一般情況下，在進行其他動力學分析之前首先要進行模態分析。
使用模態分析有如下功能。
（1）可以使結構設計避免共振或按照特定的頻率進行振動。
（2）可以認識到對于不同類型的動力載荷結構是如何響應的。
（3）有助于在其他動力學分析中估算求解控制參數（如時間步長）。
問題描述：
模態分析用于確定龍門架結構的固有頻率，可以使設計師在設計時避開這些頻率或者最大限度地減少對這些頻率上的激勵，從而消除過度振動和噪聲，分析結果可以為機床的設計提供重要的參數。
如圖所示的龍門架模型，龍門架下部四腳受到固定約束，材料為鋼，密度為7800kg/m3，彈性模量為200 GPa，泊松比為0.3，其余無約束，計算該龍門架的前20階頻率和振型。
圖1 龍門架有限元模型
本例的模型為對稱模型，對于靜力力分析可以取其1/2模型進行分析。但此處是分析其頻率和振型，取對稱模型不能很好地觀察模型的振型，所以取整個三維模型進行分析。對于模態分析，使用線性攝動分析（Linear perturbation）。
操作：
設定好材料參數后，建立分析步，求解前20階固有頻率和振型。
展開 基于拓撲優化的板束焊接生產線創意設計研究
2 板束焊接生產線優化設計
板束焊接生產線主要用于制造大型熱交換產品的焊裝生產線，它主要由 9 個龍門架、 18 個油缸、工作臺、小車等組成。運用 solidThinking Inspire 軟件對龍門架進行拓撲優化， 尋求龍門架最優造型結構。
2.1 設計空間定義
所謂設計空間就是優化前的初始結構，在優化過程中不改變非設計空間，通過優化計算， 挖掉設計空間中的多余部分，所剩部分構成的形狀被認為是結構優化的結果。設計空間一般 選取優化對象所占據的最大可能區域，以充分挖掘優化潛力，同時要保證約束及載荷能夠有 效傳遞到結構上，以及結構的工藝性[2]。
板束焊接生產線體積大、工作強度大，對人—機—環境協調性要求很高，龍門架設計必 須充分考慮到人機操作尺寸、機器運轉尺寸、工作臺活動范圍等因素，建立基礎模型，如圖 1 所示。油缸安裝孔、龍門架固定基礎，如圖中灰色區域；設計空間：其他區域，如圖中紅色區域。
圖1 基礎模型設計空間
2.2 約束與載荷
在滿載工況下，對龍門架兩個油缸處分別添加 1.5MN 集中力，對底端施加約束，并添加對稱。進行拓撲優化，保留質量30%。考慮最大工作載荷，對龍門架油缸安裝孔分別添加 1.5MN 集中力，對底端施加固定約束，添加結構對稱約束。優化目標為最大剛度，質量目標保留 30%，厚度約束最小為 0.09m，如圖 2 所示。
圖2 基礎模型約束與載荷
2.3 優化結果
對板束焊接生產線龍門架拓撲后得到模型，如圖 3 所示。
展開 麻省理工學院開發了用于數字化制造的可編程水基生物復合材料
Aguahoja I展館高5米，由生物復合材料構成，具有不同程度的剛度，柔韌性和不透明性，可作為外立面或“結構表皮”制造，不含組件，其表面積僅受機器人龍門架的限制 - 連續結構模仿人體皮膚 - 用作結構，窗口和環境過濾器的區域。在其生命周期結束時，當不再有用時，結構可以被編程為在水中降解（例如雨！），從而將其組成構建塊恢復到其自然生態系統，從而增加使其創建的自然資源循環。這種“環境規劃”水平在未來可以構建相對于季節修改其屬性的結構：
該項目代表了Neri Oxman和團隊進行了6年的探索，他們使用的是計算機“生長”和機器人制造的生物相容性材料復合材料，它們共同組成了功能性生物聚合物的“庫”。該系列中的文物在外觀，結構構成和環境行為方面各不相同; 但它們都是由相同的成分組成：殼聚糖，纖維素，果膠和水。
Aguahoja I平臺由用于3D打印生物材料的機器人龍門架組成，其中形狀和材料成分直接通過物理特性（例如，剛度和不透明度），環境條件（例如，負載，溫度和相對濕度），制造約束（例如，自由度，臂速度和噴嘴壓力等等。這種平臺以水基數字制造為基礎，促進形式，功能和制造之間的緊密集成，這種尺度接近并經常與生物世界相匹配。
展開 激光測距傳感器在智能交通領域的應用
激光測速儀分為固定式的和移動式兩種，固定式的一般固定在路邊或者龍門架上，以一個比較小的角度迎向來車，一般通過車牌反射進行測量，測量精度比較高，可以達到±1公里/小時，測速范圍可達250公里/小時，測距范圍在此應用中不用太大，一般80到100米即可。
移動式激光測速儀對操作要求比較高，一般光束發散角度要大于3 mrad，鑒于激光測速的原理，激光光束必須要瞄準垂直與激光光束的平面反射點，又由于車輛處于移動狀態，車體平面不大，且測速需要一定時間，只能作為臨時測速，取證應用。
激光測距傳感器由于光束發散角度較小，便于測速取證，不像雷達多普勒測速儀，在多車道測量時不能確知超速的具體車輛，且由于激光測速傳感器發射的是近紅外的光波，不能被雷達探測器、電子狗等探側，且不易受市區雷達雜波干擾。
在當下最火熱的無人駕駛領域，也是激光測距傳感器大顯身手的地方
谷歌的無人駕駛汽車一個“突出”的特點就是其車頂上方的旋轉式激光測距儀，該測距儀能發出 64 道激光光束，幫助汽車識別道路上潛在的危險。該激光的強度比較高，能計算出 200 米范圍內物體的距離，并借此創建出環境模型。
谷歌無人汽車
據負責無人駕駛汽車項目的總工程師Sebatian Thrun介紹，整個系統的核心是車頂上的激光測距儀(Velodyne 64-beam)。該設備在高速旋轉時向周圍發射64束激光，激光碰到周圍的物體并返回，便可計算出車體與周邊物體的距離。
計算機系統再根據這些距離數據描繪出精細的 3D 地形圖，然后跟高分辨率地圖相結合，生成不同的數據模型供車載計算機系統使用。
展開 
ADAS/ADS 整車下線標定解決方案
系統組成
系統主要組成如下：
?? 車輛對中裝置：實現車輛對中及縱向、側向精準定位
?? 攝像頭標定系統：提供攝像頭標定環境，包含可定位的攝像頭標靶和固定攝像頭標靶的龍門架
?? 雷達標定系統：提供雷達標定環境，包含可定位的雷達標靶和固定雷達標靶的龍門架
?? ADAS系統標定控制柜：包含用于運動控制的 PLC 系統、運行標定軟件的工業計算機、UPS 等
?? 掃描：用于獲取車輛 VIN 碼信息
?? 標定軟件：實現標定流程、數據讀取寫入、MES 交互等
?? 車輛通訊模塊 TESTBASE-VCI: 用于與車輛交互
系統功能特點
?? 具備安全可靠、高精度的車輛對中系統
?? 軟件支持：生產過程標定模式、售后標定模式、路試標定模式
?? 軟件支持 MES 接口，同時支持本地數據庫
?? 軟件支持故障顯示，顯示標定不成功原因
?? 支持 ISO14229、ISO14230、J1939 等 CAN 網絡協議
?? 支持 FTP，TCP/IP，HTTP 等以太網協議
?? 支持 DOIP 協議
?? 全自動標定
?? 具備安全防護功能
?? 可支持經緯恒潤自主研發的雷達模擬器，在標定的同時可進行 ADAS/ADS 功能驗證 , 工作站式解決標定和驗證
系統主要技術參數
?? 自動對中系統保證車輛前 / 后輪軸中心橫向偏移距離≤ ±2mm
?? 自動對中系統車輛前軸中心縱向偏移距離≤ ±3mm
?? 自動對中系統車輛橫擺角精度誤差 ±0.5°
?? 自動對中系統支持的車輛重量≥ 13T，可定制
?? 雷達標靶、攝像頭標靶至少具備 4 個自由度，可以自動調整位置和角度
?? 標定時間≤ 3 分鐘（針對 1R1V
展開 Visual Component軟件介紹 衡祖仿真
包含ABB、KUKA、Fanuc、Comau、NACHI、 川崎、YASKAWA、Staubli、新松....除機器人外，軟件還提供大量的參數化的成熟組件模型，如傳送帶、CNC 加工機床、龍門架、外圍、人機協作元素等。
VC軟件支持中文版的操作界面和幫助文件，這大大降低了軟件的學習難度，軟件界面非常人性化，采用了市面上主流軟件的UI方案，使操作更得心應手。 VC4獨創的PnP即插即用功能，使軟件中各組件間的連接更便捷，搭建布局猶如搭建積木一般，同樣的軟件的創建者還提供了兩套搭建布局的解決方案（Works Library、Machine Tending），可快速進行復雜方案的搭建,這也是優于同類型的仿真軟件一個強大功能。
Visual Component軟件是智能制造3D 數字化工廠仿真軟件，可為用戶提供快速、便捷、真實的數字化工廠仿真解決方案。為自動化設備制造商、系統整合商、制造型公司提供一種簡單、快速和高的效率的設計方式，通過快速制作三維組件庫，來構建工廠內部的整體可視化方案。
展開 港珠澳大橋通信網絡具備5G時代升級潛力
此外，由于大橋上的通信設備架設還要遵循嚴格的環保守則，只能將基站和天線設置在數量有限的大橋龍門架上，為此建設者專門在陸地上搭建了一個拱架工程模型，用吊車將基站吊升至拱架頂端進行仿真實驗。
為了適應港珠澳大橋“全球最長”的挑戰，建設和運營單位突破了陸地常規光纖覆蓋范圍不超過10公里的慣例，將最大覆蓋范圍延伸到了20公里。
針對臺風等極端天氣，建設方則為基站和天線定制開發了加固安裝件，所有安裝件采用特殊材料處理，以對抗海域高濕度及鹽度的腐蝕。
方正說，大橋整體通信網絡方案在規劃之初，在網絡架構、機房設置，基站安裝空間、光纖鋪設等方面都預留了5G升級空間，具備了將其升級為“智慧大橋”的技術基礎。
展開 特高壓電網工人的空中芭蕾，如此驚心動魄！
▲施工人員對220千伏擋村變電站龍門架鋼構進行防腐刷漆， 為變電站換上一層“新衣”。
▲工作人員登上塔頂對設備進行檢修。
▲有人說，在4360米的海拔工作不算什么，在30多米的高空作業也不算什么，那要是兩者相加又如何呢？ 上圖是南方電網云南送變電公司迪慶工作站在對崗曲河電站送出線路工程進行驗收的場景。該工程海拔4360余米，是目前南方電網海拔最高的220千伏輸電線路。
▲電網工作人員爬上電塔清除馬蜂窩，保障電網安全運行。
▲驗收人員頭頂烈日，登上超過70米的鐵塔，對縱江站配套500千伏線路二期工程進行“高空走線”驗收。
▲“手擰到螺絲，眼察過電線才放心”。巡檢員對500千伏架空輸電線路開展間隔棒逐檔排查工作。
▲入職多年來，每每回憶起最開始和師傅們第一次參加線路檢修時的場景，就覺得一切苦累都是一種沉淀。每一次登高雖然看起來驚險，但其實克服了恐懼，就變成了另一種成長。
▲大霧中進行高空檢修。
▲他們是云端上的舞者。員工在云霧中開展瀾滄江上游梯級電站500千伏送出工程驗收工作。
▲他們是云端上的舞者。員工在云霧中開展瀾滄江上游梯級電站500千伏送出工程驗收工作。
萬家燈火，南網情深。有這樣一群人他們時時刻刻守護在線路最前方，讓燈火更璀璨一些，讓溫暖時刻延續。
展開 千尋馳觀亮相公路行業權威年會，開啟2023全國路測第一站
橫向裂紋、縱向裂紋、坑槽、水坑、龜裂......在AI+視頻及時空數據分析的能力的加持下各種病害實時識別，并通過顏色、屬性、位置等信息不同區分；除了聚焦于路面病害，千尋AI道路巡檢針對交通標志牌、龍門架、護欄、攝像頭等目標，進行專門的模型訓練，目前已經可以有效地識別道路標識牌字跡不清、井蓋錯位等一些典型的問題。
在現場的路測體驗中，眾多專業觀眾來到車內進行實地的道路測試體驗，千尋馳觀的精度與準確度好評不斷，產品的可用性、實用性得到一致認可。
千尋位置展臺吸引了眾多專業人士參觀
截至目前，千尋馳觀道路智能巡檢系統已在全國多個省市落地，如山東、遼寧、云南、江蘇等高速公路及國省干線，加速智慧道路巡檢養護的規模化復制推廣。千尋馳觀將持續迭代，推動機器視覺、時空智能、邊緣計算等技術與道路養護行業的深度融合。
點此查看北斗如何助力精細化公路養護決策。
展開 iSolver-國產自主結構有限元CAE軟件（對標Nastran、Ansys和Abaqus） ￥10
email: SnowWave02@qq.com
2.操作視頻
有限元軟件iSolver介紹
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884
用戶子程序UMat詳解與開發工具
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13034
用戶子程序UEL Step By Step操作
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c14948
3.案例及獎勵
iSolver在技術鄰上發布的案例已超過70個以上，下面是前10個案例，更多案例請搜索技術鄰“iSolver案例”
【iSolver案例分享】標準緊湊拉伸(CT)試樣的彈塑性分析
【iSolver案例分享】理想彈塑性簡支梁三點彎曲
【iSolver案例分享】橋梁的模態分析案例
【iSolver案例分享】鋼混組合梁支梁三點彎曲
【iSolver案例分享】龍門架模態分析案例
【iSolver案例分享】桁架的躍越失穩
【iSolver案例分享】內壓罐分析案例
【iSolver案例分享】上承式公路拱橋
【iSolver案例分享】三角桁架結構分析
【iSolver案例】單自由度振動隱式動力學
如你使用了iSolver軟件并愿意將你的模型計算和商軟對比結果寫成案例發在技術鄰上，可領取下方的懸賞（如已被其他人領取，我們可另開一個懸賞）：
https://www.yqgqt.org.cn/requirement/info/7042
4.下載地址
iSolver分兩個版本
（1）完整版本：包括全自主前后處理和求解器。
展開 2025深圳國際充電樁及換電技術展覽會
（組委會）陸亮（組委會）138（組委會）1821（組委會）9172（組委會）
展示范圍：
智能充電解決方案：充換電運營商、直流充電樁、交流充電樁、移動充電、充電機、電動自行車充電樁、換電柜、充電弓、直流充電堆、無線充電、液冷超充樁、光儲充檢、儲能充電樁、社區充電解決方案；
充電樁及配套元器件：充電模塊、電源模塊、充電樁外殼（SMC材料/鈑金/塑料）、PCB板、TCU（計費單元）、充電槍、顯示器、繼電器、芯片、導熱硅材料、三防漆、觸摸屏、連接器、線纜、線束、保險絲、熔斷器、電源開關、智能電表、充電軟件系統、散熱風扇、檢測設備（充電檢測、老化檢測）、絕緣檢測模塊、通信模塊、防雷設置、充電樁雨棚、充電樁監控、充電樁廣告屏等；
配套設施解決方案：逆變器、變壓器、充電柜、配電柜、濾波設備、地鎖、安防監控、高低壓保護設備、變流器、充電樁安防（滅火裝置）、充電樁保險等；
充電設施建設運營解決方案：充電樁建設、saas平臺開發、運營商及運維商、變壓器、空調系統等；
換電站：商用車換電站（出租車、重卡、物流車）、私家車換電站、換電柜、換電設備、換電支架、換電站龍門架、換電機器人、換電電機、換電電池、集裝箱、換電模塊、換電開關、換電吊裝機、電表、換電系統/平臺、視覺檢測定位系統、監控系統、充電機、升降機、車輛輪胎定位裝置、BMS、托盤、換電車輛、換電：底盤、分箱、側方、頂吊、整體單雙側、AGV換電儲能電站及EPC工程：電網側儲能、電源側儲能、發電測儲能、用戶側儲能、微電網、分布式能源、智慧能源、能源互聯網、家庭儲能系統、通訊儲能、數據中心、工業節能用儲能技術、光儲充（換）電站等。
展開 
千尋馳觀測評：真正達到實用級別的北斗+AI道路智能巡檢
“我們采集了不同城市、不同環境下的海量圖像數據，構建了百萬級別的樣本數據；除了聚焦于路面病害，針對交通標志牌、龍門架、護欄、攝像頭等目標，進行專門的模型訓練。”何喆卿表示。
目前千尋馳觀有效支持7種道路表面病害，24大類總計355種細分類道路基礎及附屬設施的模型訓練，支持目標的覆蓋率達到95%。在模型訓練完成后，同時測試了模型的泛化能力，并在不同的路況、環境中完成了初步驗證。
像素級目標還原 所見即所得
交通領域是實時動態的業務領域，尤其像高速公路場景，可能一秒就三十幾米。在這個時候，算法的精度至關重要。
相比于一般的AI道路巡檢系統，千尋馳觀將北斗高精度定位與計算機視覺技術融合，采集到的每幀畫面均賦予了高精度位置及時間信息，一方面使得識別目標的定位結果和不規則病害面積的計算結果更為精準，減少估算誤差；另一方面檢測對象精準的絕對位置坐標，可以與道路公里樁進行綁定，根據需求定制相應的業務報表，有效支撐養護運維。
經多地的實測驗證，千尋馳觀已實現了道路檢測目標車道級的位置估計、像素級的面積計算以及病害+路產“端側聯合”智能識別，召回率和準確率均優于90%。
基于技術優勢，千尋馳觀在減少誤檢、漏報，提升自動化采集的程度上實現了性能升級，但為了滿足行業的多重需求，綜合體驗，千尋馳觀的能力還不止于此。
數據自動融合去重 挑戰0漏檢0重檢
經實地檢驗，千尋位置技術人員發現，AI識別病害，在注重其準確性（不錯報）的同時亦需要將召回率（不漏報）也納入重要的模型評價指標。由于病害模型的不精準，會造成目標因大小位置的變化重復報告。
對此，千尋馳觀在算法模型中引入了新的能力：單次采集數據去重，以及多次、多天采集數據自動融合。
展開 【iSolver案例分享54】軌道客車車體模態分析
以往iSolver案例
第 1 篇：橋梁的模態分析案例
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1308235
第2篇：標準緊湊拉伸(CT)試樣的彈塑性分析
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1311068
第3篇：理想彈塑性簡支梁三點彎曲
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1312567
第 4 篇：鋼混組合梁支梁三點彎曲
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1314142
第 5 篇：龍門架模態分析案例
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1787486
第 6 篇：桁架的躍越失穩
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1788519
第 7 篇：內壓罐分析案例
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1789593
第 8 篇：三角桁架結構分析
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1793131
第 9 篇：上承式公路拱橋
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1791578
第 10 篇：單自由度振動隱式動力學
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1796589
第 11 篇：電連接器端子變形分析
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1802796
第 12 篇： 無鉸拱的幾何非線性分析
https://www.yqgqt.org.cn
展開 【iSolver案例分享37】Spudcan的材料性質檢測
以往iSolver案例
第 1 篇： 橋梁的模態分析案例
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第2篇：標準緊湊拉伸(CT)試樣的彈塑性分析
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第3篇：理想彈塑性簡支梁三點彎曲
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第 4 篇： 鋼混 組合梁支梁三點 彎曲
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第 5 篇： 龍門架模態分析案例
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第 6 篇： 桁架 的躍越失穩
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第 7 篇： 內壓 罐分析 案例
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第 8 篇： 三角桁架結構分析
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第 9 篇： 上承式公路拱橋
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第 10 篇： 單自由度振動隱式動力學
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第 11 篇： 電連接器端子變形分析
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第 12 篇： 無鉸拱的幾何非線性分析
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展開 【iSolver案例分享56】指示牌模態及響應譜分析
以往iSolver案例
第 1 篇：橋梁的模態分析案例
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第2篇：標準緊湊拉伸(CT)試樣的彈塑性分析
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1311068
第3篇：理想彈塑性簡支梁三點彎曲
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第 4 篇：鋼混組合梁支梁三點彎曲
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第 5 篇：龍門架模態分析案例
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第 6 篇：桁架的躍越失穩
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第 7 篇：內壓罐分析案例
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第 8 篇：三角桁架結構分析
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第 9 篇：上承式公路拱橋
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第 10 篇：單自由度振動隱式動力學
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第 11 篇：電連接器端子變形分析
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