单梁门式起重机门架结构设计及力学性能分析

门式起重机应用广泛,其结构优化设计及轻量化设计是目前起重机结构研究的主要方向。以单梁门式起重机为研究对象,分别计算各种工况下门架主梁弯矩及内应力值,并对门架结构在载荷作用下的变形进行有限元分析,为后续轻量化设计提供理论依据。     

单梁门式起重机门架结构静力学性能有限元分析

以单梁门式起重机为对象,分别计算各种工况下门架结构载荷值,并根据计算结果构建门架结构三维模型及有限元模型,并进行门架结构的变形有限元分析,分析结果为其优化设计提供理论依据,为门架起重机结构的轻量化设计提供设计依据。     

基于ANSYS的门式启闭机有限元分析

应用ANSYS有限元分析软件,对梨园水电站QM4500/1000kN门式启闭机进行结构计算分析,对门架做进一步优化,使结构更为合理,能在投标竞争中处于优势。用ANSYS软件建立SHELL63弹性壳单元模型,对门机结构的连接、约束、载荷进行有效处理,对门架各种工况下的应力、变形进行有限元计算,对比分析手算结果和有限元计算结果,在应力和变形方面,有限元分析结果更直接的反应了门架的应力和变形,局部还可以再优化,使其结构更合理。     

桥式起重机主梁多工况拓扑优化设计研究

利用HyperMesh前处理软件与OptiStruct求解器,以体积分数与静态位移为约束,以三种典型静态工况下对应的最小柔度为目标函数,基于SIMP变密度法与数学折衷规划优化法,建立了桥式起重机偏轨箱形主梁多工况拓扑优化模型.经有限元分析计算后得到了同时满足多种工况载荷的起重机主梁拓扑结构.根据拓扑优化结果设计出主副腹板新型开孔式结构,随后进行了主梁重构后强度、刚度与稳定性的有限元分析验证.实现了对偏轨箱形主梁经拓扑优化后合理减重的目的,为起重机主梁的结构创新设计提供了一定指导.     

多工况下变速箱箱体结构的拓扑优化设计

针对变速箱系统的多载荷工况特性,建立箱体结构的有限元模型,对其进行静力分析和模态分析,得到各工况下箱体的应力和位移云图,在此基础上对结构进行应力、位移和体积比分数约束下第一阶固有频率最大化的拓扑优化设计,根据结构的材料密度分布云图结果对其进行改进设计,改进后的结构较初始设计质量减小19kg。对改进后的结构进行再分析,结果表明该箱体结构的拓扑优化设计是可行的。     

基于Ansys Workbench的叉车三级门架系统静、动态特性分析

以3 t、最大起升高度3 m的叉车三级门架系统为研究对象,在全面了解其基本结构和运行特点后,分析门架系统临界条件下的基本受力情况。根据门架系统的结构特点和尺寸参数,通过Solid Works三维软件进行实体建模,无缝导入Ansys Workbench软件进行有限元分析。选取门架系统在临界条件下受力情况最为严重的工况进行结构静力学分析,得出三级门架系统的总位移变形云图、等效应力云图等。以内门架为例,对其施加预应力后进行模态分析,得出内门架模态分析解。结果表明,该叉车门架系统在临界条件下的门架变形量、等效应力值和1阶模态的固有频率都满足叉车设计规范的要求,为进一步对门架系统的优化和日常作业时避免共振现象提供了参考依据。     

基于组合近似模型的轻量化设计方法

针对传统结构优化设计方法效率低、计算量大等缺陷,提出一种基于组合近似模型的轻量化设计方法。以某型号内燃叉车的两级门架结构为例,通过熵权TOPSIS综合贡献度分析方法筛选出对门架性能影响最大的上下翼缘及腹板厚度作为轻量化的设计变量,采用最优拉丁超立方设计方法进行样本点采集,得到包含设计变量和性能响应的100个样本点,分别构建外门架质量、最大应力、最大变形的组合近似模型,结合二次序列规划算法展开轻量化设计,结果表明：外门架经过优化后,质量减小13.36%,最大应力减小4.65%。     

C型门机结构有限元静力学仿真分析

以C型门式起重机为例,分析静刚度计算和强度计算工况,给出门架载荷计算公式,并结合起重机实际工作特征,对门架结构进行工况分析,总结出8类工作状况。同时,利用有限元软件ANSYS进行建模,分析各受载工况下结构静刚度和静强度值。最后,对结构静刚度和强度指标进行了校核。研究结果表明,主梁跨中和悬臂处结构静刚度满足使用要求;结构最大复合应力为156 MPa,未超过许用应力值,结构强度满足使用要求。     

基于Abaqus的电梯轿架有限元分析与结构优化

以SolidWorks对某电梯轿架进行三维建模,基于Abaqus对电梯轿架在静强度最不利的超载工况下进行有限元仿真分析,得出轿架结构在超载工况下应力最大区域、应力大小与分布规律。采用电阻应变片测量法测量实际样机在超载工况条件下的应力值,将有限元分析值与实测值对比,验证有限元分析结果的准确性。并且,根据有限元仿真结果对轿架结构进行合理优化,提高轿架结构的安全系数,减轻轿架重量,为轿架结构优化改进提供可靠理论依据。     

极限工况下钻杆接头疲劳分析

近年来,超深井、大位移井的数量持续增加,钻进时钻杆失效问题也越来越多。针对钻杆失效问题,进行了极限工况下的钻杆接头疲劳分析。分析结果表明:超深井及大位移井钻探时,采用高抗扭结构钻杆,相比常规钻杆,整体寿命延长86%,最大应力减小8.3%;采用高抗弯结构钻杆,相比常规钻杆,整体寿命延长652%,最大应力减小8.6%。通过合理调整转速和钻压,可以延长钻杆的疲劳周期,提高安全因数。     

钢铝材料结合的商用车车架多工况轻量化优化设计

为寻求有效的商用车轻量化方案,以某重型商用车车架为研究对象,建立有限元模型并进行自由模态分析和4种典型工况的静态分析,运用多学科优化软件HyperStudy建立车架优化模型,并对4种典型工况下的车架同时进行尺寸和材料的优化。研究结果表明,在保证可靠的强度和模态特性条件下,所设计的钢铝材料结合车架能够有效减小5.6%的质量。     

微型电动车车架结构优化设计方法

为了提高某微型电动车车架的力学性能并减轻重量,将可靠性理论引入车架结构的优化设计。考虑了多种行驶工况的冲击载荷对车架的破坏作用,给出多工况条件下拓扑优化结果,建立满足各总成的布置和实际行驶要求的新设计结构,基于结构可靠性和有限元法对新设计车架的结构参数进行了可靠性优化设计。理论分析和车架的实际应用情况表明,该车架设计合理,说明该优化设计方法进行车架结构设计的有效性和可行性,为结构优化设计提供一种思路。     

大型城市公交车车身结构有限元分析

通过对半承载式大客车车身骨架的有限元分析计算,得到四种典型工况下的强度、刚度特性.并通过静态应力与形变测量实验,获得车身骨架的应力和形变的实际状况,验证有限元模型的准确性,为寻求切实可行的车身骨架结构优化途径提供依据.     

基于有限单元法铰接式车辆后车架优化分析

铰接式车辆后车体受力情况复杂,设计中需要重点分析.根据整车的受力情况,对后车体和后车架的受力情况进行分析,获取不同工况下的受力特点;基于有限单元法搭建后车体的强度分析模型,选取水平插入工况、后轮离地工况和前轮离地等三种典型工况进行分析,获取各工况下应力的极值点;基于分析结果对后车架进行结构和工艺优化设计;采用应变花对优...     

液压电梯轿厢架的有限元计算

某博物馆液压电梯轿厢架具有多重框架的结构特点和变工况的载荷特征，传统公式计算法难于进行应力和变形分析。现应用ANSYS软件的三维梁单元建立轿厢架有限元模型，并针对电梯3种工况分别计算主要构件的最大正应力和最大铅垂位移。通过对危险构件的强度和刚度校核。对原设计方案提出了改进建议。     

典型安装架在随机振动下的优化设计

采用仿真和试验的方法对机载电子设备安装架在随机振动条件下的优化设计进行了研究。首先,采用静力等效思路将随机振动载荷转化为静载荷,对安装架在静载荷下进行拓扑优化。接着,基于拓扑优化结果进行了模型设计和动力学仿真分析,分析结果表明,在保证优化后质量不高于原设计模型的条件下,优化后安装架的强度和刚度都有显著提高。最后,通过随机振动试验验证了该优化设计的可行性。     

液压挖掘机动臂内部筋板的拓扑优化设计

分析了液压挖掘机的典型工况及受力情况,并在铲斗挖掘工况下对其动臂进行了有限元计算。针对动臂内部筋板的布局,提出了一种箱型结构内部加强筋的布局优化方法,并基于渐进结构优化方法(ESO),对内部筋板的布局进行了拓扑优化,快速简便地确定了箱型结构内部加强筋的布局。对比优化前后有限元分析结果表明,此方法能够减小结构最大等效应力并减少高应力区。用试验验证了此方法的有效性和实用性。     

基于拓扑优化方法的牵引车车架优化设计

建立了牵引车车架的有限元模型并进行了多工况静力学分析,基于OptiStruct软件,对多工况拓扑优化常见问题提出了工程实用的解决方法,实现了牵引车车架结构优化设计.通过优化前后计算结果的对比分析,说明基于变密度法的拓扑优化技术能有效进行牵引车车架优化设计,避免结构设计的盲目性,优化结果为同类产品结构设计提供了参考.     

电动轮自卸车车架结构抗疲劳轻量化设计

针对传统经验式设计的电动轮自卸车车架结构存在刚度不足、焊缝开裂、重量冗余,以及自身固有频率与非簧载质量激励频率接近而可能发生共振等问题,开展车架结构性能多目标优化设计的研究。首先,基于变密度法和SIMP插值模型对原始车架结构进行了考虑疲劳寿命约束的多目标拓扑优化设计,得到了满足静态多工况下柔度最小和多阶低阶固有频率最大的拓扑优化结构。再次,基于Kriging近似模型的抗疲劳轻量化设计,利用非支配排序多目标遗传算法进行全局寻优,优化后的车架结构质量比原始车架结构质量减少4.24%,且车架结构在同样载荷作用下的应力分布更加均匀,车架强度、刚度、动态特性和疲劳寿命等性能均得到改善。     

带锯机架整体的筋板结构设计与优化

为减小木工带锯机床整体振动,提高加工精度,降低整体质量,对筋板结构建立系统振动数学模型,根据运动微分方程对筋板结构单元进行动态性能和载荷分析,得出最适合该机床的筋板结构类型,并采用三维建模软件对机床机架进行参数化建模。根据实际工况,采用ANSYS对机架整体进行有限元静力学分析。基于静力学仿真结果,采用拓扑优化方法对机架进行轻量化设计,并对机架尺寸提出修改和优化方案。研究结果表明,井字形筋板结构和T字形筋板结构为该机架的最优筋板结构单元,且满足刚度和强度要求;通过轻量化设计使机床整体质量下降16.9%,实现轻量化目标。