基于有限元的腰绳系统设计方法

腰绳是减小履带起重机起臂过程中臂架挠度的重要构件之一,根据这种柔性系统力学复杂性的分析,提出了基于有限元的腰绳系统设计方法,通过实例表明腰绳作用的有效性及方法的合理性.     

基于虚拟样机技术的履带起重机腰绳计算分析

腰绳作为大吨位履带起重机起臂主要构件,其长度、安装位置对履带起重机臂架的挠度有着重要影响。根据臂架柔性系统力学变化特性,提出基于虚拟样机技术的履带起重机腰绳设计方法。建立腰绳和履带起重机臂架系统虚拟样机柔性动力学模型,通过有腰绳状态3种不同方案和无腰绳状态臂架系统分析,获得起臂工况下臂架系统挠度变化情况。实例计算结果表明:基于虚拟样机技术设计的腰绳可有效减小臂架起臂挠度,大幅改善臂架应力情况,有效降低大吨位履带起重机作业风险,具有较好的工程应用价值。     

带腰绳臂架的挠曲线分析

大吨位履带起重机为了解决长臂架系统在起臂以及大幅度工况下臂架挠度过大的问题,同时增强臂架的稳定性,在臂架系统中加入了腰绳辅助装置．结合弹性稳定理论对带腰绳臂架系统进行非线性分析,推导出变截面臂架系统的挠曲线公式,能够快速计算出任意长度腰绳在任意位置时臂架的挠曲线,简化了腰绳装置的设计．     

腰绳对风电起重机臂架安全稳定性的影响

以经典力学为基础,通过对有腰绳起重机臂架结构和无腰绳起重机臂架结构之间的力学分析对比,能够看出腰绳能够减小臂架结构扳起时拉杆力的变化幅度和臂架在回转平面内的应力及臂架的挠度,提升臂架结构的稳定性。     

基于有限元的履带起重机臂架腰绳分析计算

履带式起重机是工业生产中广泛应用的重要起重设备,随着施工起升高度的不断提升,需要通过增加臂架长度来拓展起重机作业能力。而长臂架刚度小,起臂易造成失稳折断,实际作业中通常采用腰绳装置进行受力调节,但腰绳长度选择偏短时,又会造成吊载过程中臂架出现"反弯"引起受力恶化,因而需要综合考虑起臂、吊载等工况来分析确定腰绳长度。针对上述情况,采用有限元方法详细介绍了腰绳选用的分析计算过程,为类似产品的设计、施工提供了有益参考。     

全地面起重机组合臂架系统非线性分析

由伸缩主臂、格构式变幅副臂、超起装置、拉索等组成的组合臂架是全地面起重机一种典型的配置,为简化组合臂架系统分析的建模过程,提出一种基于有限元软件的简化计算方法。基于等效惯性矩法,将格构式副臂等效为实腹式结构,建立实际组合臂架结构和等效后的简化结构,并对两种结构进行几何非线性分析。分析结果表明,本文提出的全地面起重机组合臂架系统几何非线性分析的简化分析方法可有效提高全地面起重机组合臂架设计计算的效率。     

2500t环轨起重机主臂架的优化设计

采用分层优化的思想,以总重量为目标函数,以臂架强度、整体刚度、局部刚度和臂端挠度为状态变量,分别用零阶方法和一阶方法对2 500t环轨起重机主臂架进行了优化设计.主臂架重量减轻了18.5%,效果显著.对比分析了两种优化方法的优缺点及适用范围,为大型桁架式臂架优化方法的选择提供了参考.     

起重机伸缩臂截面拓扑化探析

分析了拓扑优化中材料变密度法及其相关参数对拓扑优化结果的影响,将结构力学中拓扑优化方法应用到起重机伸缩臂的优化设计中,建立了伸缩吊臂的拓扑优化数学模型.利用HyperMesh软件建立了起重机臂架的有限元模型,并利用OptiStruct软件进行优化分析,从而设计出最优的臂架截面拓扑图.分析工作为起重机臂架的结构优化设计提供了一种有效的新思路,其结果为现今流行的大圆角截面和椭圆形截面设计提供了依据.     

起重机伸缩臂计算方法对变形量影响分析

针对某型号伸缩臂起重机臂架系统,利用Ansys软件的APDL语言,根据刚性、几何线性梁和几何非线性梁理论,抽象出3种不同的简化模型,并通过比例法迭代计算不同伸缩臂模型下的最大起重量,进而讨论其对起重机变形量的影响。对Ansys计算结果进行处理比较,得出3种不同方法对变形的影响。算例结果表明臂长较长时,臂架变形非线性因素影响比较大。该方法为同类型伸缩臂架系统力学模型的简化提供借鉴,同时为更准确的计算起重性能提供参考。     

有限元法计算大吨位伸缩臂起重机起重性能

起重性能是起重机综合起重能力的体现,准确并快速地计算起重性能对起重机的设计至关重要.将大吨位伸缩臂起重机臂架系统简化为梁,建立了简化模型,分析外载荷,采用几何非线性有限元理论计算某一工况下单元的变形和节点力,由复合应力与许用应力的关系求出额定起重量.通过算例将非线性有限元理论计算出的结果、线性理论计算的结果、样机试验实测出的结果做对比,验证了简化的合理性和此种方法在起重机起重性能计算上应用的可靠性.     

A general method of kineto-elastodynamic design of high speed mechanisms

Kineto-elastodynamics is the kinematic and dynamic study of mechanisms including the effects of elastic deformation and mass distribution of the links. A new method of kineto-elastodynamic design is developed and illustrated with examples. With this method mechanisms with elastic links can be designed in a systematic way for a desired performance at high speeds. This is achieved by first performing the kinematic synthesis of the mechanism considering its links to be rigid and then proportioning the areas of cross-section of the links optimally to account for the kineto-elastodynamic effects.

In optimization of the design, the objective function to be minimized is taken to be the mass of the mechanism and constraints are imposed on deflections and stresses. The optimization problem is formulated in terms of stepwise linear programming. Using the simplex method, a design with minimum mass is obtained subject to linearized constraints on deflections and stresses. The design is used as an initial design for the next iteration, thus leading to an optimum design in a finite number of steps. Move limits in the form of side constraints are introduced to reduce the error incurred due to linearization of the constraint equations.     

长臂架混凝土泵车油缸连杆系统布局优化

根据混凝土泵车的实际工作情况给出了各节臂架最危险工况下理论受力值的计算方法,应用浮点数编码的改进型遗传算法对混凝土泵车臂架系统的油缸连杆机构进行优化布局.经仿真模型检验,得到满足系统运行特性,且各节油缸的长度及推力均有明显减小的优化布局方案,为长臂架混凝土泵车臂架系统的智能设计提供了理论依据.     

随车起重机伸缩臂截面多目标优化

为了提高某火箭炮弹药装填车随车起重机伸缩臂的结构刚度,减轻结构质量,建立了随车起重机伸缩臂参数化模型,并对伸缩臂在水平受载状态下进行仿真分析。以伸缩臂截面尺寸参数为设计变量,借助最优拉丁超立方试验设计建立样本空间,构造响应面多项式函数近似模型。在此基础上,利用NSGA-Ⅱ型遗传算法对伸缩臂自身重量、挠度进行多目标优化。优化结果表明:伸缩臂质量减轻了24.5%,减重效果明显。文中所采用的将参数化建模、有限元分析和数值寻优相结合的优化方法,可为起重机伸缩臂截面优化提供一定的参考。     

基于RecurDyn和ANSYS的液压挖掘机动臂结构优化设计

液压挖掘机动臂存在设计冗余的问题,为了对动臂的截面参数进行优化,首先对动臂的铰点受力进行了分析,建立了多体动力学模型,通过刚柔耦合动力学仿真,确定了动臂的各个铰点在坐标轴方向上的最大受力.通过单因素静力学仿真试验,建立了臂截面参数与最大等效应力之间的单因素数值拟合模型,通过多因素正交仿真试验,建立了多因素复合数值拟合模...     

多功能高空作业平台伸缩臂的有限元分析与优化

伸缩臂是起重机最重要的承载部件,其强度直接影响起重机的可靠性和安全性。以检修变电站某种类型的互感器为对象,对现有的起重机进行深入研究,研制一种集高空作业平台和起重机于一体的多功能高空作业平台,在分析整机承载多种工况的基础上,针对伸缩臂的受力特点,建立了有限元模型,并进行有限元分析和优化。分析结果表明,原伸缩臂的结构存在设计缺陷,在进行结构改进和离散尺寸优化后,伸缩臂各构件受力均匀,重量减轻16.11%,满足强度要求,最终获得了较为理想的伸缩臂结构。     

一种挖掘机动臂板厚的优化设计方法

在施工过程中,动臂可能因板厚设计过薄而出现开裂甚至断裂的现象,因此挖掘机动臂板厚的优化设计十分重要。为此,提出了一种挖掘机动臂板厚的优化设计方法。首先,根据有限元理论和板壳理论建立了板壳应变与板厚优化设计的数学模型。然后,提出了基于ANSYS的优化设计实现方法。最后,利用某挖掘机的动臂板厚优化实例进行验证,验证结果表明该优化设计方法的可行性和有效性。     

基于遗传算法的轮式挖掘机折叠动臂轻量化设计

以某型轮式挖掘机折叠动臂工作装置为研究对象,针对其工作要求和工况特点对动臂结构进行分析,以质量最小为目标函数,依据强度、刚度等性能要求构建优化数学模型。考虑约束非线性规划问题的特点,采用遗传算法进行参数优化,以所得参数建模导入ANSYS软件进行应力分析。所得结果表明,此方法能有效的减轻前动臂质量,达到轻量化设计的预期目标。     

大型起重机回转过程动态特性分析

基于柔性多体系统动力学理论,研究了大型起重机回转机构动态特性.用拉格朗日方法建立了动力学控制方程,由三维有限元法对吊臂进行了离散.根据回转机构的特点建立坐标系,并选择广义坐标计算了风载荷产生的广义力.建立了支撑杆单元,由虚功原理计算了支撑杆产生的广义力.用ANSYS软件计算了机构振动的固有频率和相对应的振型.仿真结果表明,吊臂端点振动的位移同起重机上车绕定轴旋转的角速度成正比,最大振动位移发生在起重机制动阶段.     

Robust tools for prediction of variability and optimization in structural dynamics

The aims of this work were to quantify the effects of uncertainties of design parameters on the variability of linear and non-linear behaviour of mechanical structures that we wish to optimize, and to calculate optimal and robust solutions resulting from numerical simulations. We propose a method that takes into account the propagation of uncertainties in finite-element models in a multi-objective optimization procedure. This method is based on coupling the stochastic response surface method (SRSM) and the non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA). SRSM is based on application of the stochastic finite-element method via the polynomial chaos expansion method or the modal perturbation method. This strategy avoids the use of Monte Carlo simulation, in which costs can become prohibitive in optimization problems, especially when the finite-element models are large and have a considerable number of design parameters. The robust design described here has been developed to obtain an optimum value that is insensitive to changes of design variables within a feasible range.     

基于混合离散变量法的箱形伸缩式吊臂优化设计

结合混合离散变量优化设计理论,归纳出用于轮式起重机箱形伸缩吊臂优化的数学模型,并应用该模型与相关程序对Q2-16型汽车起重机的3节吊臂进行优化计算。研究表明,该算法计算快捷、可靠,且优化结果不必圆整即为可行的设计方案,避免了按连续变量优化后圆整导致的非真正最优解或不可行解的情况。