基于满应力的桁架梁轻置化设计

桁架梁结构受外载荷作用时各杆件的受力情况不同,应力也不完全一样。以圆管带式输送机桁架梁结构为例,应用满应力设计法,使其在满足多种约束的条件下,各杆件都能均衡地承受载荷,具有合理的结构承载能力,达到减轻结构质量的目的。     

用影响线解钢结构

求桁架杆件内力的方法有图解法、书点法、利塔(Ritter氏)截面法、影响线法等多种方法。但在求由于移动载荷产生的杆件最大内力时,用影响线法最为方便。各个杆件由于移动载荷的位置不同,内力应该是变化的,影响线就是表明这种变化方式的。上弦杆和下弦杆的内力虽然也随着移动载荷的位置在变化着,但上弦杆经常受压,下弦杆经常受拉。     

基于灵敏度分析的桁架结构动力学尺寸优化

以桁架结构杆件截面尺寸参数为设计变量,以结构重量为目标函数,以结构的固有频率为约束条件,建立桁架结构的动力学尺寸优化设计数学模型.通过推导固有频率和结构重量对杆件截面尺寸的灵敏度,确定优化杆件及优化步长,建立了结构尺寸优化设计方法并制定了在ANSYS软件中的实现方案.方法能有效地改变结构固有频率,避免处于动载荷作用下的结构因发生共振而破坏.最后,使用数值算例验证了优化方法的有效性.     

SolidWorks中建立桁架模型方法

针对桁架结构的特点,利用SolidWorks软件的焊件模块,建立起整个桁架结构模型。首先,在零件模式下,采用自上而下的模式,针对每个杆件位置,搭建出每个杆件在桁架结构的空间位置关系。其次,对每一个杆件分配截面属性,修改杆件与杆件之间的接头形状,建立起整个桁架结构的焊件零件。最后,该桁架结构的零件可以转化为装配体,每个杆件可以自动拆分成杆件零件。     

二维桁架结构拓扑优化的特征线提取方法及算例分析

针对二维桁架结构拓扑优化结果面向工程制造的问题,提出了一种桁架拓扑优化结果的特征线(桁架杆件轴线)提取方法。基于渐进结构优化方法(ESO)对连续体结构进行拓扑优化,获得桁架结构的拓扑结构。根据桁架拓扑优化结果提取各拓扑区域的中心点坐标,基于桁架杆件的直线特征对拓扑区域进行区域划分,而后建立各拓扑区域的特征线数学模型。结合各特征线数学模型确定桁架杆件的节点,并引入节点合并的半径区域,建立了桁架各杆件连接节点位置的二次优化数学模型。最终,根据最优的节点位置得到了面向制造的桁架拓扑优化结果-特征线。采用3个经典算例,验证了该桁架拓扑优化结果特征线提取方法的有效性,为后续桁架结构的杆件截面优化提供了基础。     

基于有限元方法的塔机桁架结构屈曲分析

以塔式起重机的金属结构为主要研究对象,借助有限元平台,从简单杆件的分析入手获得了可行的线性屈曲与非线性屈曲分析的方法与流程,进而以此为基础从不同侧面对塔机桁架结构的屈曲问题进行了详细分析.研究结果表明：考虑载荷偏心和初始位移非线性屈曲分析的结果要比线性特征值屈曲分析的结果更符合实际状态.在塔机上计算时只考虑5％的载荷偏心就使结果比原来小了33％,而在实际情况中由于小车轨道不平、风载荷等原因引起的载荷偏心可能会更严重.     

采用多点逼近遗传算法的屈曲约束下桁架拓扑优化

基于线弹性屈曲理论,讨论了杆单元建模及欧拉单杆失稳判据在桁架结构稳定性分析中的缺陷。为更精确地获得桁架屈曲响应,建议以梁单元进行有限元建模,并利用特征值屈曲分析来获取结构各阶失稳载荷因子及屈曲模态。分析了从基结构法出发求解特征值屈曲约束下桁架拓扑优化问题所存在的求解困难与奇异性。为有效求解该类问题,采用了多点逼近遗传算法,对离散拓扑变量和连续尺寸变量进行了联合优化。同时,通过屈曲模态识别、删除杆件屈曲模态过滤、局部约束临时删除等措施,特征值约束下的求解困难和删除杆件在优化过程中的不利影响也得到了克服。数值算例验证了本文结构建模及优化方法的有效性,同时也表明了该方法具有较高的效率,能够凭借较少的结构分析次数来获得优化解。     

基于加速模态差值法的桁架结构早期损伤识别研究

针对起重机械的桁架结构,分析了损伤的严重后果,提出了用加速模态差值法识别早期损伤.首先建立有限元模型,随机选取一根杆件,通过降低其刚度来模拟早期损伤;然后对未损桁架和损伤桁架分别进行模态分析,并提取两者的模态振型数据,通过计算机处理得到损伤前后的加速模态振型,然后进行对比分析,找出加速模态振型变化最大的节点,即为损伤节点,进而找到损伤杆件.实例分析表明,提出的方法合理可行.     

大型钢桁架结构设计与分析

设计了一种应用于大型压力铸钢中的桁架结构,用于承载压力铸造设备。通过对桁架结构进行受力分析,确定了合适的杆件结构、各部件钢材型号以及钢轨安装方式,建立了桁架结构的简化模型,并应用ANSYS Workbench对桁架整体结构进行了有限元静力分析和模态分析,验证了所设计桁架结构的刚度和强度,确保运载小车工作过程中桁架结构的稳定性,避免其发生共振。     

基于桁架支撑的光学载荷的模态分析

桁架支撑结构经常应用在了大型空间相机的支撑中。为了确保桁架支撑结构的稳定性,需要计算桁架支撑结构下的光学载荷的固有频率。首先推导了基于桁架支撑结构下的光学载荷的模态计算公式,然后将其用在某光学载荷的模态计算,最后对公式计算结果进行有限元仿真验证。理论分析与有限元仿真的前6阶固有频率的最大误差为2.14%,理论分析的振型与有限元分析的振型一致,说明模态计算公式的合理性,适合基于桁架支撑结构的光学载荷的工程分析。     

一种上弦杆加长型桁架的设计

介绍一种解决主梁下弯问题的上弦杆加长型桁架,改型后的桁架拼装型主梁跨度之间的部分或全部单元桁架的上弦杆的长度比下弦杆的长度长,从而使桁架拼装型起重机械主梁具有上拱度,即对称改动主梁跨度中间左右两边单元桁架的结构,使其上弦杆加长,从而使主梁上弦杆加长.各节单元桁架的上弦杆加长量相等,而桁架上其它构件的位置均不变,从而使主梁上弦杆长于主梁下弦杆,解决了主梁下挠的问题.     

应用Ansys计算履带起重机臂架弹性稳定性的简化模型

针对履带起重机臂架在有限元软件Ansys中建模繁琐的问题,提出了将臂架的空间桁架结构简化为梁结构的简化算法。分析一般简化算法与复杂算法所得的结果误差,确定产生误差的主要原因即是简化算法中不容忽视的因素,并进行改进。实例证明,所提出的计算方法的结果更接近于复杂算法,表明了该方法的准确性与合理性。     

作动器在智能桁架结构形状控制中的优化配置

导出了智能桁架结构静态形状控制方程,在线弹性范围内适用;一般主动杆件数远小于结构杆件数目,且主动杆件的配置问题取决于控制能量和杆件强度等因素,因此基于最短行程和最小导力指标对主动杆件进行了优化建模.     

简支梁桥损伤程度识别的模拟和试验

在结合钢桁桥损伤程度识别方法的基础上,提出了适用于简支梁结构的两种损伤程度识别方法:整体振型的相关系数法和保证准则法,将其应用到实验室简支梁结构上分别进行数值模拟和试验。脉冲激励下的结果表明,两种方法能较准确地识别损伤单元的等效损伤程度,具有很强的抗噪能力。最后,探讨了激励对提出方法的影响,为工程应用奠定了基础。     

桁架式支撑臂模态分析与振动主动控制研究

建立了一维大型空间可展开桁架式支撑臂的动力学模型,计算了支撑臂各阶模态的频率和振型,以及在各阶模态下的杆件模态应变能。基于杆件模态应变能对压电陶瓷作动杆的位置进行了优化设计。基于独立模态空间方法运用二次型最优控制理论,对支撑臂进行振动主动控制研究。对含有主动构件的空间桁架式支撑臂的振动主动控制进行了仿真,比较了控制前后支撑臂振动幅值的变化。仿真结果表明,该控制策略具有较好的振动控制效果。     

多工况移动载荷作用下DF50／160架桥机主梁钢结构的优化设计

针对DF50／160架桥机,提出了基于有限元法的主梁弦杆型钢的优化选型与多工况下主梁构件区域加强优化有机结合的方法和思路,区域加强优化即优化确定主梁构件加强的区域和加强参数及尺寸。该方法在DF50／160架桥机得到成功实践和应用,同时为移动载荷作用下桁架式起重机梁等类似结构的优化设计计算提供了切实可行的方法。     

基于ANSYS的浮空器组阵结构屈曲分析及优化设计

针对空间太阳能电站地面演示系统,提出了一种空间大型浮空器组阵结构,利用ANSYS有限元软件建立其桁架结构的三维模型并进行结构屈曲分析,判断桁架结构的稳定性.以第1阶临界屈曲载荷为约束条件,对桁架梁截面的型材进行尺寸结构优化.通过响应曲面分析和多目标遗传优化算法找到设计优化点,使优化后的桁架结构在保证结构稳定的前提下实现...     

基于弹性稳定约束的桁架臂顶节铰点布局优化研究

运用铁摩辛柯弹性稳定性理论,将桁架臂结构简化成铁摩辛柯梁形式,并以最小屈曲储存应变能为目标函数建立数学模型。针对该模型,在MATLAB环境下编制了优化分析程序,并运用改进的遗传算法对桁架臂顶节铰点布局优化问题进行求解,然后对比分析桁架臂优化前后的稳定性,以确定该数学模型是否合理。研究结果表明,优化模型是合理的,它为解决桁架臂顶节铰点布局方案优化问题提供了一种新的更有效的途径。     

Linearized homogeneous constraints in structural design

Properties of the linearized truss optimization problem are presented. It is shown that since the nodal displacements and member stresses are special homogeneous functions in the design variables, the linearized constraints have interesting and useful properties. The nature of the linearized structural problem in the cross-sectional and compliance design spaces are evaluated and compared. The theory is illustrated with examples from the classical three-bar truss problem.