一种基于面向对象的桁架臂架建模方法

针对桁架臂架系统组合形式多、建模效率低和模型重用困难等问题,将面向对象编程技术应用于桁架臂架建模中,在参数化建模的基础上改进并提出了一种通用化、模块化的桁架臂架快速建模方法,为桁架臂架系统模块化仿真设计提供了方法基础,提高了桁架臂架系统的研发效率。最后利用Visual Basic 2005作为编程平台,以全地面起重机桁架副臂为例,验证该方法的正确性和可行性。     

履带起重机臂架系统参数化有限元建模及分析平台的研究

针对履带起重机臂架结构种类繁多,有限元计算建模工作量大的特点,利用参数化技术、有限元参数化技术、Ansys的二次开发技术、Matlab语言和数据库技术,结合履带起重机臂架系统有限元模型,开发出履带起重机臂架参数化建模及分析平台,实现履带起重机臂架参数化建模及分析、优化设计、生成三维模型及工程图,提高臂架系统设计的开发效率.     

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。     

组合式桁架臂稳定性有限元数值方法研究

作业的高要求促使起重机臂架向组合臂方向发展,臂架系统的稳定性愈显突出。现有商用有限元软件存在建模复杂、计算不收敛等不足,为提高建模计算效率,建立了臂架稳定性计算系统。首先分析臂架结构特性,对臂架系统进行力学简化;然后通过惯性矩等效方式将臂架从格构式结构简化为实腹式梁结构,在等效过程中考虑拉板效应和扭转惯性矩的影响;最后基于MATLAB平台完成算法并形成计算系统,实现计算的参数化及批量化。对比结果表明该系统具有精确性和快速性。     

基于UG的伸缩式皮带输送机臂架结构参数化设计

伸缩式皮带输送机构采用二级伸缩臂架结构设计,兼具有结构紧凑,重量轻的特点,并能满足长输送距离作业的要求。输送臂结构设计中应用自下而上的参数化结构设计方法。通过UG建立伸缩式悬臂结构的三维主体模型。并对装配模型进行有限元分析和仿真优化设计。所得到的最终优化设计结果完全满足设计要求。该参数化建模为该产品的后续产品设计提供了方便,优化设计方法也为类似结构产品设计提供了一种较为实用的分析设计方法。     

复杂载荷下大柔性多臂节机械臂架系统刚柔耦合动力学分析

为更加准确地研究复杂载荷下大柔性、多臂节机械臂架系统的动力学特性,提出基于刚柔耦合特性对臂架系统进行动力学仿真分析的方法。首先,根据臂架系统及部件的实际尺寸建立三维模型,并将臂架系统中弹性变形较大的转台,三、四、五节臂架考虑成柔性体;然后,在ANSYS Work Bench中建立臂架系统的刚柔耦合模型并进行仿真分析;最后,通过分析得到关键柔性体部件铰点的载荷受力曲线与臂架系统中柔性体部件的应力云图。分析结果表明：大柔性、多臂节机械臂架系统在设计中考虑柔性体因素进行刚柔耦合分析与工程实际更加相符,也可以更好地为臂架系统的改进与结构优化奠定基础。     

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。     

2500t环轨式起重机有限元参数化建模与分析

为了解决2500t环轨式起重机多工况建模分析的耗时问题,采用APDL语言进行二次开发,建立了环轨式起重机参数化有限元模型.可依据工况参数完成不同臂架长度和倾角、不同幅度及不同变幅系统的起重机有限元模型的建立与非线性分析.采用数组技术、耦合技术及预应力法实现变幅系统仿真,运用仅受压杆单元模拟主臂防后倾装置.最后以2500t环轨式起重机的两种典型工况为例验证参数化建模分析方法的有效性,为大型臂架类起重机的参数化建模及非线性分析提供参考.     

基于刚柔耦合的机械臂架系统关键焊缝精细化计算与优化

针对机械臂架系统关键焊缝计算效率不高、计算结果不准确的问题,以长臂架混凝土泵车的臂架系为典型工程装备部件,以关键焊缝为研究对象,提出基于刚柔耦合特性,使用子模型技术对焊缝进行精细化计算与优化。在ANSYS Workbench中,建立臂架系统整体刚柔耦合模型,通过动力学仿真分析得到部件在典型工况下的铰孔载荷;建立关键焊缝的子模型,使用子模型技术得到焊缝真实的应力分布;提出焊缝的优化方案,对比分析焊缝优化前后的计算结果,验证方案的可行性,并应用于实际生产。结果表明：对具有大柔性、多臂节的机械臂架系统,基于刚柔耦合特性,采用子模型技术对关键焊缝进行精细化计算,可提高计算效率,获得更真实、准确的计算结果,为焊缝的校核和优化提供依据,为大型构件局部结构的计算提供参考。     

混凝土泵车臂架系统振动分析与实验

应用解析法对52m长混凝土泵车的五节臂系统进行振动特性分析。采用拉格朗日第二类方程和假设模态法建立了臂架系统的柔性多体动力学方程,基于建立的柔性模型对臂架系统进行了模态分析,并应用MATLAB软件对模态进行了数值求解,得出了臂架系统的前10阶固有频率及振型,并分析了不同的臂架参数对臂架系统固有频率的影响,最后通过现场测试实验对理论固有频率进行了验证。研究结果为臂架结构的进一步优化及系统振动的控制提供了理论依据。     

Modular design of typical rigid links in parallel kinematic machines: Classification and topology optimization

Due to the demand of reconfigurable system in parallel kinematic machines (PKMs), modular design technology is significant and necessary. However, in earlier research, the core joint modules have been concerned about rather than the customized link modules. The modular design to the typical customized links from the point of seeking optimal structures with best mechanical performances is analyzed and processed in two steps: classification and optimization. Firstly, a brief introduction to the current research status and the aims of this paper are outlined. And then, how the typical customized links classified is proposed. Next, the technology method and the iterative formula derivation process of topology optimization are described in detail. Finally, calculation models for each group of classified ones are set up and their optimal structures are achieved through topology optimization technique. The results provide useful references for reconfigurable and modular design in engineering cases.     

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。     

考虑结构非线性特征的参数化形状优化方法

提出并实现一种将参数化设计技术应用于考虑结构非线性特征的形状优化设计领域的新方法。参数化设计技术是近年来发展起来的新一代CAD软件平台的核心技术之一。文中基于三维参数化CAD平台，将参数化设计技术、有限元建模技术与有限元分析优化系统集成为参数化的形状优化系统；引入非线性分析技术，以解决工程上大量存在的非线性形状优化问题。该方法克服了以往形状优化方法应用于三维实体结构时所面临的几何形状描述、约束与驱动的困难，为机械产品三维结构优化设计提供一个新途径。     

燃气涡轮发动机计算机辅助设计系统

开发了基于大型有限元分析软件Ansys的燃气涡轮发动机辅助设计系统,该系统将CAD参数建模技术、工程有限元数值计算方法、经典强度计算理论与现代优化设计技术相结合,实现了涡轮盘、机匣和涡轮轴典型零件的参数优化设计的完整设计流程,建立了结构优化设计平台;并通过机匣的结构优化设计实例,验证了燃气涡轮发动机辅助设计系统的有效性。     

利用ANSYS实现零件的可靠性优化设计

基于ANSYS参数化设计语言(APDL)的数学运算功能,运用可靠性理论的摄动分析法,利用APDL编程实现零件的可靠度计算,避免了有限元建模、分析和结果的参数化提取等步骤.利用ANSYS的设计优化模块,以摄动分析法计算的零件可靠度为约束条件,以零件的最小体积为优化目标寻求设计参数的优化设计.开辟了一个利用ANSYS进行可靠性优化设计的途径,扩展了ANSYS的分析范围.     

蜂窝夹芯板参数化建模与优化设计

在蜂窝夹芯板的有限元分析过程中,为提高结构的建模和分析效率,基于有限元软件开发参数化建模与分析模块,可以完整地进行蜂窝结构的建模、分析、校核与后处理,使蜂窝结构的有限元分析过程流程化、高效化.在此基础上,以质量轻量化为目标,以结构强度为约束条件,基于MATLAB使用遗传算法、罚函数法、模式搜索法对蜂窝结构进行尺寸参数优...     

汽轮机叶片参数化设计关键技术研究

为提高汽轮机叶片的设计质量和设计效率,以Access数据库为核心,利用VC＋＋语言开发了一套基于UG平台的汽轮机叶片参数化设计软件。研究了叶片3维造型及2维工程图绘制的关键技术,给出了叶身造型的关键步骤。为了生成参数化的叶片2维工程图,给出了工程图布局的算法,提出了用优化与样条插值相结合求相贯线的方法和工程图尺寸函数开发的旋转法。应用该项技术开发的叶片设计系统已在某汽轮机厂的叶片设计中得到应用。     

Development of energy-saving optimization for the oval-edging oval pass design using genetic algorithm

In the multi-pass rod rolling systems, where the final products are round bars with different sizes, oval-edging oval passes are widely employed as intermediate passes. This study attempts to present a generalized strategy to support the optimal design of oval-edging oval passes. A design system based on this strategy is developed to minimize power consumption, to reduce trials and errors in industry, as well as to improve the design efficiency and flexibility. A series of equations are established for geometrical modeling and graphic plotting of oval-edging oval passes, which can realize the parametric transformation for roll pass design and optimization. A novel formula based on statistical analysis and data fitting is proposed for the calculation of power consumption. To verify this formula, results obtained are compared with those calculated from using the Smirnov’s formula. The comparison confirmed the accuracy and efficiency of this formula. Finally, the proposed approach is applied for the optimal design of oval-edging oval passes, which are widely employed for the intermediate passes in the rod rolling systems. Through the comparison between simulation results and experimental data from literature, it is concluded that the proposed method can reduce power consumption of these passes and is able to improve the efficiency and flexibility of intermediate pass design without compromising its accuracy.     

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。