1.一种液压爬模外爬架模块化参数化的建模方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.将所述外爬架拆分为若干模块,并确定所述模块的基本构件;
S2.确定所述基本构件的基本几何参数,并自动生成所述基本构件的关键节点的节点坐标和所述基本构件的拓扑关系;
S3.对所述外爬架的各模块组集,生成所述外爬架的三维模型;
其中,步骤S1中,所述外爬架包括钢大梁平台模块、三角架模块、下部框架模块、上部框架模块,所述三角架模块、下部框架模块分别垂直固定于所述钢大梁平台模块的下方,所述上部框架模块垂直固定于所述钢大梁平台模块的上方;
所述钢大梁平台模块的基本构件包括平行间隔设置的水平钢大梁一、水平钢大梁二、水平钢大梁三和水平钢大梁四;
所述三角架模块的基本构件包括水平杆、竖杆和斜杆,所述斜杆的两端分别与所述竖杆的底端、所述水平杆的一端固定连接,所述竖杆的顶端垂直固定于所述水平杆上;
所述下部框架模块的基本构件包括平行间隔设置的立柱一、立柱二,以及平行且间隔设置的若干水平梁一,所述水平梁一的两端分别固定于所述立柱一、立柱二上;
所述上部框架模块的基本构件包括平行间隔设置的立柱三、立柱四,以及平行且间隔设置的若干水平梁二,所述水平梁二的两端分别固定于所述立柱三、立柱四上;
其中,所述步骤S2包括如下步骤:
S21.确定所述钢大梁平台模块的基本构件的节点坐标和拓扑关系;所述水平钢大梁二、水平钢大梁三和水平钢大梁四的长度相等;所述钢大梁平台模块的基本构件的节点坐标构成节点信息矩阵NPT,所述钢大梁平台模块的基本构件的拓扑关系构成构件信息矩阵LPT;其中,
其中,p1~p8为所述钢大梁平台模块的基本构件的8个节点;
B1、B2、B3分别为所述水平钢大梁一和水平钢大梁二之间、水平钢大梁二和水平钢大梁三之间、水平钢大梁三和水平钢大梁四之间的间距;
L2为水平钢大梁一的长度;
L1、L3分别为水平钢大梁一距离水平钢大梁二两端的水平距离;
L为水平钢大梁二、水平钢大梁三和水平钢大梁四的长度,且L=L1+L2+L3;
LPT矩阵的每一行储存的是所述钢大梁平台模块的基本构件的首尾节点坐标;
S22.确定所述三角架模块的基本构件的节点坐标和拓扑关系,所述三角架模块的基本构件的节点坐标构成节点信息矩阵NTR,所述三角架模块的基本构件的拓扑关系构成构件信息矩阵LTR;其中,
其中,t1~t4为所述三角架模块的基本构件的4个节点;
Tv为所述三角架模块的竖杆的高度;
Th1和Th2分别为所述三角架模块水平杆的第一段和第二段的长度;
S23.确定所述下部框架模块的基本构件的节点坐标和拓扑关系,所述下部框架模块的基本构件的节点坐标构成节点信息矩阵和所述下部框架模块的基本构件的拓扑关系构成构件信息矩阵LPT;其中,
其中,为所述立柱一的首尾节点、以及所述立柱一与所述水平梁一连接节点构成的节点信息矩阵;
df1~df(n+2)分别为所述立柱一的首节点、立柱一与所述水平梁一的连接节点、立柱一的尾节点;
dfix、dfiy、dfiz分别为节点dfi的x、y、z坐标;
为所述立柱二的首尾节点、以及所述立柱二与所述水平梁一连接节点构成的节点信息矩阵;
df(n+3)~df(2n+4)分别为所述立柱二的首节点、立柱二与所述水平梁一的连接节点、立柱二的尾节点;
dfjx、dfjy、dfjz分别为节点dfj的x、y、z坐标;
n为所述水平梁一的个数;
D1[·]、DE[·]、D1E[·]为三个矩阵算子,D1[·]表示删除矩阵的第1行,DE[·]表示删除矩阵的最后一行,D1E[·]表示删除矩阵的首位两行,向量为矩阵的第i列;
S24.确定所述上部框架模块的基本构件的节点坐标和拓扑关系,所述上部框架模块的基本构件的节点坐标构成节点信息矩阵所述上部框架模块的基本构件的拓扑关系构成构件信息矩阵LPT;其中,
其中,为所述立柱三的首尾节点、以及所述立柱三与所述水平梁二连接节点构成的节点信息矩阵;
uf1~uf(m+2)分别为所述立柱三的首节点、立柱三与所述水平梁二的连接节点、立柱三的尾节点;
ufix、ufiy、ufiz分别为节点ufi的x、y、z坐标;
为所述立柱四的首节点、以及所述立柱四与所述水平梁二连接节点构成的节点信息矩阵;
uf(m+3)~df(2m+3)分别为所述立柱四的首节点、立柱四与所述水平梁一的连接节点;
ufjx、ufjy、ufjz分别为节点ufj的x、y、z坐标;
m为所述水平梁二的个数。
2.如权利要求1所述的建模方法,其特征在于,所述步骤S3,对所述外爬架的各模块组集,生成所述外爬架的三维模型,包括如下步骤:
S31,根据所述钢大梁平台模块的参数B1、B2、B3、L1、L2、L3、L以及节点信息库NPT和构件信息库LPT,自动生成钢大梁平台模块;
S32,根据所述三角架模块的参数Tv、Th1、Th2以及节点信息库NTR和构件信息库LTR生成第1榀三角架单元;根据第2榀三角架单元与第1榀三角架单元之间的距离参数XTR,通过将所述第1榀三角架单元沿X轴平行偏移距离XTR得到所述第2榀三角架单元;
S33,根据所述下部框架模块的参数H1,H2,…,Hn、ΔHd,以及节点信息库和构件信息库LDF,根据相邻两榀下部框架单元之间的距离参数dDF,通过将所述第1榀下部框架单元沿x轴依次平行偏移距离(k-1)dDF,可以得到第k榀下部框架单元,dDF为相邻两榀下部框架单元的距离,其中k=1,2,3,…,nDF,nDF为下部框架单元的榀数;
S34,根据所述上部框架模块的参数Hu1,Hu2,…,Hun,以及节点信息库和构件信息库LUF生成上部框架模块,自动生成第1榀上部框架单元;通过将所述第1榀上部框架单元沿x轴依次偏移距离(k-1)dUF可以得到第k榀上部框架单元,dUF为相邻两榀上部框架单元的距离,其中k=1,2,3,…,nUF,nUF为上部框架单元的榀数。
3.如权利要求1或2所述的建模方法,其特征在于,
在所述步骤S22中,所述竖杆位于所述水平钢大梁三的正下方,所述水平杆与斜杆连接节点与所述水平钢大梁一的一端节点重合,所述水平杆的第一段的长度Th1=B1+B2。
4.如权利要求1或2所述的建模方法,其特征在于,
在所述步骤S23中,所述立柱一垂直固定在所述水平钢大梁二下方,所述立柱一的顶部节点坐标为(XDF,B1,0),所述立柱二固定在水平钢大梁四下方,所述立柱二的顶部节点坐标为(XDF,B1+B2+B3,0),且节点dfi、dfj的坐标值满足如下关系:
dfix=XDF;
dfiy=B1;
dfjx=XDF;
dfjy=B1+B2+B3;
dfjz=df(j-n-2)z;
其中,XDF为节点df1距离水平钢大梁二最近的一端的距离,为一常数。
5.如权利要求1或2所述的建模方法,其特征在于,
在所述步骤S24中,所述立柱三垂直固定在所述水平钢大梁二上方,所述立柱三的顶部节点坐标为(XUF,B1,0),所述立柱四固定在水平钢大梁三上方,所述立柱四的顶部节点坐标为(XUF,B1+B2,0),且节点dfi、dfj的坐标值满足如下关系:
ufix=XUF;
ufiy=B1;
ufjx=XUF;
ufjy=B1+B2;
ufjz=uf(j-m-2)z;
其中XUF为节点uf1距离水平钢大梁二最近的一端的距离,为一常数。