Целью данной выпускной квалификационной работы является расчет башенного крана и его оптимизация. Объектом исследования стала прочность и устойчивость стальной конструкции башни. Для оценки прочности стрела была представлена в виде груза. В программе Ansys DesignModeler была создана упрощенная балочная модель, и построена сетка методом конечных элементов. Были проведены статические расчеты прочности. Были заданы исходные данные, необходимый материал и нагрузки. В расчетных случаях учитывалось ветровое воздействие на башню в соответствии с ГОСТ. Были проверены пределы потери устойчивости, чтобы в дальнейшем была возможность уменьшить сечение балки и облегчить конструкцию. Затем были проведены динамические расчеты для вычисления собственных частот конструкции, и полученные значения сравнивались с частотой изменения нагрузки. Результаты расчетов крана показали, что имеется большой запас прочности и устойчивости. В результате, конструкция могла быть оптимизирована путем уменьшения некоторых выбранных профилей для снижения веса. После проведения работ была поставлена оптимизационная задача, выбраны необходимые параметры и проведены параметрические расчеты. Это, а также использование специальных встроенных модулей в программе Ansys, привело к решению, которое позволило увеличить жесткость и снизить вес конструкции. Выбраны необходимые сечения элементов для обеспечения прочности и устойчивости крана. Проделаны дальнейшие проверочные расчеты. Исследуется устойчивость металлоконструкции, изучается явление снижения устойчивости из-за давления ветра и решен вопрос оптимизации путем уменьшения размера сечения и упрощения расчетной модели с целью снижения стоимости металлоконструкции башенного крана без ущерба для его прочности и устойчивости.

The purpose of this final qualifying work is the calculation of a construction crane and its optimization. The object of the study was the strength and stability of the steel structure of the tower. To assess the strength, the arrow was presented in the form of a load. A simplified beam model was created in Ansys DesignModeler and meshed using the finite element method. Static strength calculations were carried out. The initial data, the necessary material and loads were set. In the design cases, the wind effect on the tower was taken into account in accordance with GOST. The limits of buckling were checked so that in the future it would be possible to reduce the cross section of the beam and lighten the structure. Then dynamic calculations were carried out to calculate the natural frequencies of the structure, and the obtained values were compared with the frequency of the load change. The results of crane calculations showed that there is a large margin of safety and stability. As a result, the design could be optimized by reducing some selected profiles to reduce weight. After the work was completed, an optimization problem was set, the necessary parameters were selected, and parametric calculations were carried out. This, and the use of special built-in modules in the Ansys software, resulted in a solution that increased the rigidity and reduced the weight of the structure. The required sections of the elements were selected to ensure the strength and stability of the crane. Further verification calculations were made. The stability of the metal structure is studied, the phenomenon of stability reduction due to wind pressure is studied, and the issue of optimization is solved by reducing the size of the section and simplifying the calculation model in order to reduce the cost of the tower crane metal structure without compromising its strength and stability.