基于ANSYS的塔机变截面臂架的优化设计

在塔机臂架设计中,为了充分发挥材料的性能,根据臂架结构各部分的受力情况,合理选择不同杆件的截面尺寸来减轻臂架自重.以往对塔机臂架的优化设计主要是针对等截面的臂架,有关变截面臂架的研究甚少.文中针对QTZ5010塔式起重机,利用有限元分析软件ANSYS对小车变幅塔式起重机的变截面（相邻两臂架节之间具有一定高度差）臂架进行优化分析,在满足强度、刚度、稳定性的条件下可使臂架的质量最轻.     

登高消防车臂架的有限元分析与优化研究

针对传统力学方法校核登高消防车臂架的强度和刚度计算繁琐且精度低、臂架设计过厚、登高消防车上装系统笨重、在使用过程中容易出现倾翻等问题,对臂架的静动态特性和臂架的截面参数化优化进行了研究,提出了将有限元法应用到臂架的静力学分析和模态分析中,快速精确地计算臂架在两种极限恶劣工况下的强度和臂架的前4阶固有频率及其对应的振型;将参数化有限元法与多约束非线性二次规划法有机结合应用到臂架的截面参数化优化中,让优化迭代算法融入有限元分析的全过程,快速搜索全局的最优解。研究结果表明,臂架截面参数化优化后最大等效应力减少了7.3 MPa,臂架体积减少了16.5%,实现了臂架的轻量化。     

基于Ansys Workbench的平头塔式起重机臂架结构优化分析

由于臂架是平头塔式起重机质量占比较大的结构,对整机的性能影响至关重要,故对臂架结构进行优化设计可大大提高整机的工作性能。为此,文中采用许用应力法完成对平头塔式起重机臂架结构的初步设计计算,并对整机工作环境进行分析,了解起重臂架的工况,并使用AnsysWorkbench软件对臂架进行静力学分析,以通过求解得到的应力云图和形变云图验证臂架结构设计计算的强度和刚度。另外,对起重臂架进行模态分析,获取结构自身前六阶的固有频率和振型,为结的故障诊断和预警提供了可靠的理论依据。在保证结构强度和刚度的前提下,通过对起重臂架各弦杆截面进行优化,从而降低臂架自重,提升材料的利用率,为起重臂架的轻量化设计提供参考思路。     

皮带输送机布料臂架参数化优化研究

利用ANASYS数值模拟软件对布料臂架进行了参数化优化设计,并分析皮带输送机的布料臂架所用的杆件厚度对整体臂架的影响,同时研究了三节臂参数对优化的影响,得出基础臂参数的优化对布料臂架的最大位移影响最大,前臂的应力变化量最大,中间臂的总体积变化量最大。该结论可为臂架的结构尺寸设定及刚度选择提供一定的依据。     

起重机臂架正向设计及发展趋势探讨

本文所研究的是一种塔式起重机臂架的正向设计方法。在设计过程中,把臂架看成一个与自身截面相等的结构,对其超静定进行求解,根据等强度原则限制了弦杆的约束条件,建立了相应的数学模型,然后通过有限元分析来优化求解。第一次优化得到臂架结构,第二次优化得到变截面结构,且材料的分布更加合理。最后以所得参数进行了某一型号塔式臂架的正向设计,并简要探讨了塔式起重机臂架的研究方向。     

基于Ansys的折臂式塔式起重机臂架参数化建模和分析

针对目前部分折臂式塔式起重机臂架结构轻量化的问题,基于APDL语言,以折臂式塔式起重机臂架结构为分析对象,囊括参数化建模部分和优化设计部分,针对满载小车位于臂架端部最危险位置时的工况进行有限元计算模拟,旨在满足桁架强度、刚度、稳定性的基础上,利用Ansys的优化功能减轻桁架质量。经过分析,优化结果较原设计方案臂架质量减轻了14.89%,优化效果良好,大大提高了设计的质量和效率,为折臂式塔式起重机臂架金属结构或类似结构轻量化设计提供了参考。     

基于代理模型的破拆机器人臂架结构优化设计

臂架结构是破拆机器人重要的工作装置,为提高破拆机器人臂架结构的性能,综合考虑整个臂架结构的静态特性以及动态特性指标,对其进行多目标优化。首先,确定了臂架结构最危险的工作姿态,并对其进行了静力学分析、模态分析以及谐响应分析;其次,建立了臂架结构总质量、最大等效应力、最大变形及臂架端部Y向最大频率-位移响应的代理模型;最后,使用NSGA-Ⅱ算法对建立的代理模型进行了多目标优化。优化结果表明,在臂架结构总质量不变的情况下,臂架结构的静强度、静刚度及动刚度均得到了改善,破拆机器人臂架结构的综合性能得到了提高。     

HG35A-4Z型布料机臂架拓扑优化设计研究

为了实现混凝土布料机臂架结构的合理分布,以布料机臂架水平工况为研究对象,建立臂架结构三维模型,导入HyperMesh中进行模型前处理,运行OptiStruct求解器对前处理的臂架模型进行结构优化。基于优化结果和设计要求调整臂架结构,对改进后的臂架进行模型重建。用有限元法对优化的臂架进行静态强度和刚度校核,并对优化后的臂架进行试验验证。比较优化前后的臂架数据,结果表明优化后的臂架强度、刚度均满足工况需求,同时臂架主体结构重量减少了18.01kg,降低了臂架在工作过程中的负载,使布料机臂架的制造更加经济。     

塔式起重机起重臂正向设计方法研究

提出双吊点塔式起重机起重臂正向设计方法,进行塔机的高效轻量化设计。在用力法求解拉杆内力进而计算控制截面最大应力的基础上,将起重臂弦杆的等强度作为约束条件建立了起重臂臂架结构的数学模型,用遗传算法进行第一次设计优化得到臂架结构和等截面弦杆的基本参数。进一步用ANSYS系统的APDL建立参数化有限元模型,第二次优化得到起重臂臂架的变截面结构参数。对某型号塔机进行正向设计,并将设计结果与该型号塔机现有设计结果分析对比,表明正向设计方法合理、轻量化效果明显。     

基于ANSYS的泵车臂架结构的优化设计与试验

采用有限元方法并且结合试验验证,对泵车臂架结构进行静力学分析。首次采用拓扑优化的方法,对臂架结构进行了优化设计,得到了优化后的新型臂架结构,实现了减重,同时增加了结构的强度与刚度。     

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。     

履带起重机臂架后倾动力学仿真

履带起重机在突然卸载时臂架后倾是整机稳定性和防后倾机构设计要考虑的工况.应用ADAMS软件对臂架及整机在履带起重机在突然卸载时臂架后倾工况时的动力过程进行仿真,并对防后倾机构的刚度和阻尼进行参数优化,以达到减轻臂架振动、提高整机防后倾稳定性的目的.     

基于运动学、刚度和动力学性能的并联机构有序递进三级优化设计及其应用

提出一种基于运动学、刚度和动力学性能的并联机构有序递进三级优化策略,即分别应用遗传算法（GA）、粒子群算法（PSO）、差分进化算法（DE）三种智能算法,以工作空间性能和运动/力传递性能为目标的尺度参数优化方法,又在优化尺度参数基础上,以机构承载刚度和整体刚度为目标进行构件截面参数优化,再在优化尺度参数和截面参数基础上,以动力学灵巧度和能量传递效率为目标进行构件质量参数优化,从而使得机构的尺度、截面及质量参数达到最优。以一种零耦合度三平移一转动（SCARA）并联操作手为例,运用矢量法建立了并联操作手的运动学模型,通过工作空间性能和运动/力传递性能两个运动学指标,优化其尺度参数;运用虚拟弹簧法得到该并联操作手的刚度模型,通过对三维模型的参数识别得到其柔度矩阵,并分析了承载刚度、整体刚度两个刚度性能指标,优化了构件的截面参数;利用动力学普遍方程导出了该并联操作手的动力学模型,通过动力学灵巧度和能量传递效率两个动力学性能指标,优化了构件的质量参数。最终,该并联操作手的运动学、刚度和动力学综合性能达到最优,也得到了一些尺度、截面及质量参数的设计准则。     

煤矿用履带式巷道修复机工作机构的仿真分析

在工作过程中,煤矿用履带式巷道修复机工作机构容易受到较大的冲击力,使薄弱部位产生变形甚至断裂.对修复机工作机构在挖掘工况下进行受力分析,建立煤矿用履带式巷道修复机的动臂和斗杆的三维模型,并利用有限元分析软件进行仿真分析.结果表明:煤矿用履带式巷道修复机动臂的最大应力为291.730MPa,最大位移为0.289 000mm,斗杆的最大应力为102.660 000MPa,最大位移为0.096 221mm,均满足强度和刚度要求,验证了结构设计的合理性.     

基于FEM的单臂塔式起重机模态及谐响应分析

塔式起重机是建筑施工领域中的重要起重设备,其工作稳定性与施工安全密切相连。为了验证塔式起重机结构的稳定性,通过FEM(有限元法)对某型塔式起重机模型的3种典型工况进行静动态特性分析,主要分析其静强度、模态、谐响应等方面。经过分析,该机静强度满足设计要求,振幅位移最大处主要位于起重臂和平衡臂的端部。通过模态分析可知该机固有频率较低,各阶频率相差不大,且在某些频率下与塔机易发生共振。因此,应加强起重臂和平衡臂端部的强度和刚度,并在塔式起重机工作过程中应避免共振频率,以免发生共振导致安全事故。     

自动扶梯桁架结构的有限元轻量化分析

针对自动扶梯式电梯在安全性能和轻量化设计上的矛盾,首先,运用有限元方法计算了原设计中自动扶梯的结构强度和刚度性能,分析了原设计中存在的不足;然后,结合结构参数对性能影响的灵敏度分析,提出了结构改进设计的主要对象;最后,在改善结构强度和刚度性能的基础上,应用优化设计技术对电梯桁架结构的板材厚度进行了优化分析.研究结果表明,重新设计后的电梯桁架结构的强度提高了21.1％,刚度提高了24.6％,极大地改善了结构性能;同时,结构质量减轻了7.2％,取得了轻量化的效果.     

高速列车车体结构设计及强度分析

根据高速客车车体结构的特点,设计出二等车的拖车车体。为降低车体的重量和提高车体的抗压能力,车体的钢结构采用大型中空挤压铝型材;通过刚度等效法建立车体等效模型,并对其进行有限元分析,详细分析其主要结构的应力;通过对垂向载荷工况、纵向拉伸载荷工况、纵向压缩载荷工况、气动载荷工况的分析计算,得到了车体钢结构满足强度和刚度的要求、强度薄弱部位主要表现为局部应力集中的结论。解决应力集中问题不应通过加大构件断面尺寸,而应采用降低应力集中的结构措施或局部补强,并提出了设计改进意见。     

QTJ160/32铁路起重机吊臂平车车架强度分析

对ＱＴＪ１６０／３２型全液压铁路起重机吊臂平车车架的受力情况进行了分析，并用有限元法对车架结构进行了计算，根据计算结果得出了该平车车架强度、刚度满足设计要求的结论     

麻花钻刚度的有限元分析

钻头的刚度对于研究钻削机理和改进钻头结构具有重要意义。利用有限元分析方法，建立了麻花钻有限元力学模型，对钻头的扭转刚度、弯曲刚度和受压刚度进行了分析计算。结果表明在钻削过程中，横刃处和钻头螺旋槽根部应力最集中，最容易产生损坏，加大钻芯厚度可以大大提高钻头刚度和强度。为优化钻头结构参数，提高其切削性能和耐用度的研究提供了基础。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的箱形伸缩臂多目标优化设计

从初始群体产生及交叉算子两个方面对带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行改进,对伸缩臂进行应力及挠度变形分析,得出应力及应变云图,以确保伸缩臂强度、刚度满足要求。以伸缩臂截面几何参数为设计变量,伸缩臂稳定性及自重为优化目标,利用i SIGHT软件将改进的NSGA-Ⅱ算法与Ansys有限元分析集成,以QY20汽车起重机伸缩臂为例,对起重机箱形伸缩臂进行多目标优化设计,得出Pareto前沿解,并与优化前的截面参数进行对比,验证了该算法的可行性。