基于ANSYS Workbench的梨形截面伸缩吊臂轻量化设计

梨形截面伸缩吊臂具有当前最先进的截面形式,探讨其轻量化设计方法具有重要意义。在通用有限元软件ANSYS Workbench中建立梨形截面伸缩吊臂的参数化模型,在Static Structural模块完成梨形截面伸缩吊臂强度、刚度分析,利用Linear Buckling模块对梨形截面伸缩吊臂整体稳定性进行探讨。在此基础上,将吊臂强度、刚度及整体稳定性作为约束条件,构建以自重最轻为目标的优化设计模型。借助GDO模块响应面技术实现梨形截面伸缩吊臂的优化。这种轻量化设计方法对今后大吨位铁路起重机的设计具有实际的指导与借鉴作用。     

轮式起重机几种典型形状伸缩式吊臂的有限元分析与研究

吊臂是轮式起重机的主要工作部件,其受力安全工作极为重要,又轮式起重机的吊臂截面形式有多种,文章对几种典型截面吊臂进行了载荷分析研究。以pro/E为建模工具,在吊臂同样长度、同样厚度、同样总重等前提下对各形状截面进行了建模,并以pro/E有限元分析模块Pro/mECHANICA为分析工具,相同的工况下,得出这几种典型截面吊臂的应力值和应力分布规律以及吊臂受力变形情况,为吊臂的改进设计提供有力的参考,也为起重机吊臂截面形状的选择提供了依据。     

有限元优化技术在起重机吊臂结构设计中的应用

以ANSYS软件为工具,以结构自重为优化目标,以截面尺寸为优化设计变量,以强度、刚度为约束条件,对起重机吊臂进行有限元优化设计,为起重机吊臂的设计和改造提供理论依据。     

土工离心机吊篮的设计及优化方法

在对土工离心机吊篮设计的基础上,采用分块优化设计思想,用Pro/E软件分别对吊篮平台和吊臂设计结构进行优化.以设计结构质量为优化目标,而以设计结构所受最大应力和最大位移为约束条件,找出了结构较合理的参数组合.然后,对吊篮进行结构分析,其刚度和强度均满足设计技术指标.该设计方法减轻了吊篮质量,减少了研制成本,同时改善了离心机转臂和主轴的受力工况.     

32T随车起重机吊臂有限元分析及优化

以32T随车起重机吊臂为分析对象,以有限元分析软件的Workbench为平台,进行强度、刚度计算,通过分析受力最危险工况,证明吊臂设计满足要求;并在平台中将一节基本臂参数化建模,以减少质量为目标函数,以满足强度、刚度要求为约束条件,对其臂厚进行尺寸优化,计算出最合理的结构,以节省生产成本。     

重型清障车吊臂结构设计与优化

在对某一托吊分离式重型清障车吊臂结构设计的基础上,利用ANSYS软件对一定滑块尺寸的设计结构进行静力分析,对局部强度不足部位提出了改进措施。以滑块的长度尺寸和宽度尺寸为参数,以吊臂与滑块接触部位的最大应力满足强度要求为约束条件,应用ANSYS软件中提供的参数化设计语言(APDL)对滑块的结构尺寸进行参数化建模与求解。得到了滑块两个几何尺寸单独变化和联合变化时对应的应力变化曲线,找到了如何通过增大滑块尺寸来减少吊臂接触部位应力的最有效办法。     

CDZ500钻杆吊卡结构优化设计

为了提高CDZ500型钻杆吊卡的机械强度,对其结构关键承载部位—吊臂进行优化设计,研究吊臂截面横向厚度b、吊臂截面半径R的改变对吊卡应力的影响,优化吊臂结构,并对优化后的吊卡进行有限元分析和应力贴片试验。结果表明：当b为98mm,R为81mm,吊臂的最大弯曲应力降低了4.8%,有限元、贴片试验结果验证了结构优化的合理性。计算结果为提高吊卡安全性能提供了依据,为海洋石油钻井设备的设计提供了理论基础,确保其在深海石油开采平台安全使用。     

吊管机吊臂结构有限元优化及研究

以ANSYS Workbench软件为工具,对吊管机吊臂进行三维实体建模、网格划分、载荷和约束处理,并对吊臂3种基本工况进行有限元分析。在保证吊臂安全性的前提下,选取吊臂截面的宽度、高度和厚度作为参数,以吊臂质量最小为目标进行有限元优化,优化后明显减轻了吊臂材料的消耗,为吊管机吊臂的设计和改进提供了理论依据。     

基于Isight的链斗卸船机臂架的轻量化设计

以某链斗卸船机臂架为研究对象,将臂架各梁截面参数为设计变量,在多种梁截面近50个截面参数、几百种载荷组合条件下,以不同材料不同载荷情况下许用应力作为约束条件,基于Isight集成分析过程,进行试验设计DOE分析和参数优化设计,臂架实现降重17%。     

受压桁架式吊臂设计原理的研究

将起重量和起吊幅度为基本设计依据,以压杆稳定理论为分析基础,结合专业知识,建立物理模型,解决了起重量、起吊幅度与吊臂质量、吊臂主要参数之间的函数关系的难题,首次确定出设计参数的自然边界条件,为起重机设计者提供了确定设计参数的新方法和科学依据,具有开创意义。     

160t类椭圆起重机吊臂的拓扑优化研究

首次将拓扑优化应用于吊臂的整体设计,从一个新的方向来研究吊臂的轻量化设计。首先选取类椭圆截面作为吊臂截面形式,在前处理器Patram中建立三节吊臂的有限元模型,设置好各项参数后提交Nastran尽兴有限元分析,得出各截臂应力。而后返回Patran,设置拓扑优化所需参数,提交Nastran进行计算,得出各截臂材料分布,结合实际情况,给出一种合理的材料分布方案,并重新建立模型求解,对比两次静力学分析结果,从而证明该拓扑优化是可行的。     

基于响应面法的钻杆吊卡结构优化设计

吊卡作为钻井提升系统的重要结构，强度与可靠性要求极高。为提高吊卡的强度与安全可靠性，对吊卡吊臂部位进行结构优化。利用有限元软件ANSYS workbench对吊卡的静态特性进行了研究分析；在此分析基础上，对吊臂结构优化设计参数进行了灵敏度分析与实验设计；并基于响应面法建立了优化的数学模型，再通过遗传算法得到最优设计方案。结果表明：当吊臂截面厚度b为94mm，吊臂截面半径R为87mm，吊臂截面偏离角度β为37°时，吊臂的最大应力值降低12.5%，并通过试验进行了验证。提高了吊卡的强度与安全储备，为吊卡结构改进设计提供了理论指导。     

装卸起吊运输平台吊臂有限元分析和试验

对新型装卸起吊运输平台吊臂进行有限元仿真分析和试验测试研究,建立了装卸起吊运输平台吊臂的三维有限元模型,根据装卸起吊运输平台吊臂工作状态,对多种危险工况下的平台吊臂进行静力强度、刚度有限元分析,得出平台吊臂的薄弱部位,确定了吊臂的最不利位置以及最大应力,进行静载应力试验,并与有限元分析结果相比较,验证了有限元分析的正确性和合理性,为以后此类结构的设计提供依据。     

类椭圆截面吊臂的约束扭转特性研究

综合分析常见椭圆截面和大圆角矩形截面大吨位起重机吊臂结构力学性能,提出了一种类椭圆截面起重机吊臂结构。根据吊臂旋转平面受力状态,可将基本臂简化为闭口曲边截面悬臂薄壁梁力学模型。然后基于乌曼斯基理论,推导了该力学模型的约束扭转特性计算公式。并基于MSC.PATRAN/NASTRAN有限元数值分析验证了理论计算公式的正确性。通过算例分析,获取了一类椭圆截面吊臂的约束扭转翘曲正应力和翘曲位移等重要分析参数。研究表明,推导的理论公式可为类椭圆起重机吊臂的约束扭转分析提供一种简便可行的计算方法。     

基于区间可能度的区间参数桁架结构多目标拓扑优化

研究区间参数桁架结构在应力和频率约束下的多目标拓扑优化问题,即构建区间参数桁架结构的多目标拓扑优化模型,以各杆截面面积和拓扑逻辑变量为设计变量,结构总质量和结构最大位移上限最小为目标函数,满足单元区间应力可能度、区间频率可能度为约束条件.利用泰勒展开和函数的区间扩张导出应力、位移和频率响应的区间包,采用基于个体排序的Pareto 遗传算法求解其有约束多目标优化问题.两个数值算例验证文中模型及求解策略与方法的合理性和有效性.     

基于ANSYS Workbench的折臂式随车起重机吊臂有限元分析

以某重型折臂式随车起重机吊臂结构为研究对象,以有限元分析软件ANSYS Workbench协同仿真平台为工具,针对3种基本工况进行有限元分析,得到相应工况下吊臂的结构变形和应力分布,并完成吊臂结构的强度及刚度分析。分析结果表明,现有的吊臂结构能够满足正常作业的强度及刚度要求,但设计过于保守,存在结构冗余。其计算结果可以为后续的吊臂结构优化设计提供参考。     

高海况打捞吊机波浪补偿系统

针对高海况条件下打捞漂浮物功能要求,为了降低船舶横摇对打捞效果的影响,基于船用吊机变幅油缸和蓄能器设计了吊机打捞波浪补偿系统,并对波浪补偿原理及过程进行了分析.该补偿系统以吊臂相对船舶位置为控制对象,通过电液控制变幅油缸位移来减小吊臂随船横向摇摆幅度.对该波浪补偿系统进行了海上实验,在船舶平均横摇角度7.8°时,打捞吊机变幅油缸补偿角度平均为6.5°,有效降低了吊臂受波浪作用摇摆幅度,保持了打捞吊机作业稳定性.     

100t铁路起重机箱形伸缩吊臂结构的模糊优化设计

对100 t铁路救援起重机箱形伸缩吊臂进行模糊优化设计。考虑强度、刚度、稳定性和几何参数约束的模糊性,以吊臂自重最轻为目标,吊臂截面参数为设计变量,建立了非对称模糊优化模型,采用最优水平截集法求解。应用混合离散变量优化的MDOD优化子程序和遗传算法,分别编写相应的优化程序进行计算,在传统优化的基础上使吊臂自重降低了9%左右。     

三轮摩托车车架优化设计研究

应用有限元方法,建立了某款三轮摩托车车架的梁单元分析模型,应用MSC.Nastran软件,模拟了车架在极限使用工况下的应力分布情况。在此基础上,以车架的强度为约束条件,车架管梁的截面尺寸为设计变量,车架质量最小为目标函数,基于专业优化软件HyperStudy建立了结构优化的数学模型,并进行了优化计算,从而获得了最佳的结构截面参数,使车架在满足约束条件的前提下,达到了质量最小的效果,有效地降低了成本。     

清窑机长悬臂桁架结构的有限元分析及优化设计

以清窑机的长悬臂桁架结构为研究对象,分析其力学特征,确定以空载和工作状态两种工况为设计计算工况;采用Design Modeler建模工具,以概念建模方式建立了桁架的圆管截面、线体单元的三维模型;通过有限元分析模块Static Structural对桁架结构在空载与工作状态分别进行静力学分析,得其最大组合应力与总变形云图;以桁架结构质量为优化目标,以材料强度、结构刚度与腹杆固定壁厚为约束条件,通过Design Exploration工具优化桁架的弦杆与腹杆外径,优化后的桁架结构质量由4 627 kg减少到3 466 kg,减轻约25%,减少平衡配重约48 000 N·m,达到了结构优化设计、降低设备成本的目的。