液压支架四连杆机构的优化设计

本文取液压支架四杆机构的各杆长、掩护梁长、l_4杆与底座平面夹角、l_2与 l_5 间的夹角等七个参数为设计变量,以梁端距变化量最小为目标函数,建立起十二个约束函数,采用内点惩罚函数法求解数学模型,并以 ZY-35支撑掩护式液压支架为例,对其四连杆机构进行了优化设计,获得了比原方案较好的结果。     

矿用液压支架掩护梁结构强度优化的研究

在整个采煤过程中,液压支架作为煤矿开采的支护设备,它的高强度性和高安全性直接决定了煤矿开采作业的生产安全。根据目前对液压支架整体结构研究和实际采煤作业中发现掩护梁是液压支架整体较薄弱部位,特别是在顶梁受扭转载荷时更为突出。利用Hyperworks软件针对扭转载荷下的掩护梁进行了静力学分析和拓扑优化分析,在此基础上提出了结构优化方案,并对优化方案进行了相同工况下的静力学分析。对比优化方案的分析结果显示方案四使最大应力减小了24.46%,同时重量降低194 kg,最大位移也有所降低,优化结果最理想。对液压支架的整体优化提供了技术支持,完成了强化结构的同时液压支架总体轻量化的设计目标。     

掩护式液压支架掩护梁扭转强度分析

本文从空间受力出发,研究了顶梁、掩护梁、前连杆及后连杆在图1所示荷载情况下的受力和变形,解决了掩护梁的外力矩计算及扭矩的分布问题。最后,以JY_(320)掩护式液压支架掩护梁为例,做了数值计算,其结果与实验值对比符合较好。     

液压支架连杆机构分析与优化设计

连杆机构被广泛应用于现代液压支架上,但是支架连杆机构的参数却至今基本上是在经验基础上用试凑法确定的。本文分析了支撑掩护式支架连杆机构的结构参数,它们之间的若干几何关系和优化目标函数和约束条件的数学模型。提出了一种被命名为“移动网格法”的优化设计新方法。建立了检验支撑掩护式支架综合特性的基本公式。用FORTRAN算法语言编写了优化设计和检验特性的两个计算程序。用本文提出的方法和程序对国产BC520—25/47型支架进行了优化设计。如果作一些适当的修正,本文对于掩护式支架的优化设计也将有用。     

液压系统油箱的优化设计方法研究

为了使液压系统油箱设计得更加合理,应用弹性力学理论建立了油箱底板变形计算公式和油箱盖板自然频率的计算公式.以油箱的长度、宽度、高度、底板和盖板厚度为设计变量,油箱实体材料体积最小为目标函数,以油箱底板的变形、盖板的自然频率、有效容积和散热条件为主要约束条件,建立优化计算数学模型.采用改进网格算法,以可控变速装置液压系统油箱为研究对象进行了优化计算.结果表明,在相同的有效容积时,其实体材料体积比原设计节约19.7%,为油箱的优化设计提供了参考.     

QY200型液压支架立柱优化设计分析

在采煤过程中,液压支架作为煤矿开采的支护设备,其强度性能决定煤矿开采的安全指数。前期研究表明液压支架的应力主要集中在柱窝处,其应力大小和立柱的结构有关,在此前提下,针对QY200型液压支架的立柱结构进行优化。在不改变柱窝直径大小的前提下,对立柱的结构尺寸进行优化设计,优化试验采用正交试验设计法,将液压支架整体应力接近最小作为优化目标。优化结果表明,液压支架最大等效应力随活柱长度的增加成增长趋势,为保证液压支架能够更稳定地工作,活柱长度越小越好,而大缸外径和大缸长度越大越好。该优化方法能够减小试验次数,提高设计效率。     

典型规则R.C框架结构在多遇水平地震作用下梁柱最佳刚度比

以典型规则框架结构为研究对象,针对框架结构在多遇水平地震作用下仍处于弹性工作阶段这一基本事实,利用结构优化设计原理及抗震设计基本理论,对框架结构提出了弹性工作阶段以顶点侧移为控制目标的结构优化模式,确定了优化目标函数,最终给出了典型规则Ｒ．Ｃ框架结构在多遇水平地震作用下下梁,柱栽面尺寸的计算公式及梁、柱最佳刚度比的表格形式。     

塔脚板劲板尺寸对底板传递力分配比的影响

现行塔脚板底板厚度规范表达式中没有包含劲板尺寸变化的效应,但塔脚板劲板的尺寸变化对底板力传递和力分配有较大影响。通过有限元数值仿真,寻找塔脚板劲板的长度、厚度、高度与底板地脚螺栓拉力向靴板和向劲板传递力的分配比,给出底板和靴板连接处最大弯矩随劲板尺寸变化的规律。对有限元数值仿真计算结果作无量纲化和回归处理,推导出包含塔脚板劲板尺寸效应的底板厚度设计表达式,该表达式的形式是在现行规范表达式前乘以包含劲板尺寸效应的函数。考虑劲板尺寸效应的底板厚度设计表达式与本文的试验结果相吻合,对工程中塔脚板的设计和应用具有指导意义。     

有阀型液压冲击器优化设计的一种新方法--回程速度与冲程速度比C

提出了有阀型液压冲击器优化设计的一种新方法．主要的思想是，用回程速度比C作为设计变量来表示设计．从而根据各种设计要求建立起来的目标函数，均可表示为回程速度比C的函数．给出了表示运动学、动力学和结构参数等的部分计算公式．以蓄能器排量最小为设计目标，介绍了如何建立目标函数及其优化等问题．     

论液压自移支架轻型化的可能性及途径

本文分析了我国综采工作面矿压显现和实测阻力特征,指出了液压自移支架轻型化在我国的必要性和可能性。文章根据临界阻力的实测计算结果,提出了适合我国特点的自移支架系列和应重点发展的架型。根据对自移支架的实验受力分析,文章指出了自移支架轻型化的主要途径。除根据地质技术条件合理选择架型和参数,发展我国的轻型支架系列外,还应从以下几方面进行研究:(1)适当缩短顶梁长度;(2)增大顶梁——顶板摩擦系数或约束力;(3)增大立柱倾斜度使之接近垂直;(4)合理选择连杆结构参数,增大后连杆与前连杆斜率的比值;(5)将前(后)连杆改为可缩性液压千斤顶结构等,总的方向是实行结构参数优化,改善支架构件受力。     

断层对U型钢支架承载性能影响规律研究

为了分析断层对U型钢支架承载性能的影响规律,基于断层参数和支架偏载对其承载能力的作用,以顾北煤矿北一(6-2)上山采区6煤底板专用回风巷为工程实例,采用现场调研、数值计算与工业性试验方法,研究了断层法距、倾角和位置对支架载荷的影响以及偏载支架的承载能力.结果表明:随法距增大,支架上最大弯矩先后在左肩角、左帮出现,之后在两帮出现,并在巷道与断层法距5m时取得最大值3.664MN·m;断层倾角为45°和60°时,支架弯矩分别取得最小和最大值;断层位于巷道顶板时支架弯矩取得最小值0.193 MN·m,断层越靠近底板对支架承载越为不利,支架顶梁与棚腿相比受断层位置变化影响较小;支架抗顶压能力较强,拱顶偏载荷载与均布荷载比值为1.0~2.0时有利于整体承载,肩部偏载对支架最为不利;拱顶偏载较小时,锁棚锚杆(索)的增加反而降低架棚承载能力.     

骨架式车身多材料及梁截面形状和尺寸优化

针对骨架式车身提出一种以材料类型、梁的截面形状和尺寸为离散设计变量的结构优化方法。基于某概念骨架式车身,以其总质量、制造成本、多种载荷工况下指定点的位移和结构中的最大轴向应力均最小,而以第一阶固有频率最大为目标函数,进行多目标优化。使用改进的第三代非支配排序遗传算法求解该多目标优化问题,并且综合考虑了轻量化设计、制造成本及结构性能因素,最终筛选出合理的设计方案。优化结果表明:相较于单一的离散尺寸优化,本文提出的考虑多种类型设计变量的结构优化方法,使轻量化设计效果更加优异。     

基于CAE技术的铰链梁结构优化及灵敏度分析研究

利用ANSYS的APDL参数化语言,编制了铰链梁的结构优化设计程序ODPST,创建了铰链梁的优化分析文件和优化控制文件,同时采用设计优化模块提供的优化方法中的梯度评估工具———Gradient Evaluation Tool进行结构的灵敏度计算,分析了铰链梁各个设计变量对结构性能及目标函数的不同影响程度,指导了铰链梁结构的设计优化,最终实现了铰链梁的结构优化设计,提高了结构性能。     

多目标优化与AHP相结合的机床床身优化设计

结合多目标优化与AHP在结构设计中的优点,对某型滚齿机床床身的设计参数进行改进。运用CAD软件建立参数化模型,将其导入有限元分析软件AWB中对其进行动静态特性分析;通过灵敏度分析得到影响床身性能的主要设计参数,同时可视化其对目标函数的响应面;利用床身的多目标优化法,即以其质量最小、变形最小和一阶固有频率最大为目标函数产生最优解的解集;最后利用AHP确定床身解集合中的各优化方案权重系数,寻找出最优解。     

基于ANSYS参数化语言的发动机连杆设计

为了使发动机连杆在设计时质量轻、工作可靠,基于ANSYS的参数化设计语言建立发动机连杆的参数化模型,对连杆工作状况和受力情况做出合理简化;利用ANSYS的优化设计技术,在满足最大应力值约束条件下,使连杆设计参数合理组合,最终达到连杆轻量化的设计目标,同时优化后连杆的模态和谐响应分析满足设计要求.     

不压井井口装置的结构优化设计

采用拓扑优化和尺寸优化对不压井装置进行结构优化设计。首先利用基于变密度法的拓扑优化,以柔度最小为优化目标,体积分数作为约束条件,得到设计空间内最优的材料分布路径。然后根据得到的拓扑结构重新设计不压井装置结构。利用最终得到的不压井装置的拓扑结构建立新的有限元模型,利用尺寸优化工具,以最小质量为优化目标,最大位移与最大应力为约束条件,实现不压井装置的减重。通过综合两种优化方法,不仅提高了不压井装置的性能,而且大大降低了不压井装置的质量,为工程结构提供了一种新设计思路。     

基于SM算法的钢桁架结构冗余度优化

结构冗余度作为衡量构件破坏后结构整体性能的重要指标,对结构的抗倒塌设计具有重要作用.为了改善结构的抗倒塌能力,可以对结构冗余度进行优化.笔者针对结构构件冗余度值的分布问题,以构件截面尺寸为变量,采用SM算法将结构体积最小和构件冗余度差值最小作为目标函数对构件的冗余度进行优化,实现结构冗余度的均衡布置.算例表明:通过优选构件截面可以实现结构冗余度的均衡布置,且优化后杆件应力分布更加合理,结构承载能力明显提高.该方法一定程度上避免了传统基于构件承载能力、变形验算方法对结构整体性能估计不足、设计变量和验算参数过多的问题.     

按连杆长及两运动位置最优设计曲柄摇杆机构

已知连杆长度及两个运动位置,以曲柄摇杆存在条件、连杆连续运动条件确认可行设计机构最小传动角的最大值,然后依据许用传动角条件,以机构结构最紧凑为寻优目标函数,最优化确定曲柄摇杆机构的几何尺寸。     

二柱掩护式支架水平力的研究

美国Cumberland矿17号工作面进行的现场试验发现,二柱掩护式支架在初撑阶段顶梁有向工作面方向的水平运动,从而证明了二柱掩护式支架能产生一个水平力作用于顶板,有利于对直接顶破坏的控制。本文介绍了该试验方法与结果,以及由此建立的研究液压支架水平力的力学模型。模型分析指出,二柱掩护式支架即使在增阻、恒阻阶段也都能给于顶板水平力作用。对此,在支架选型、使用和设计时应予足够的重视。最后,本文提出了增加和改善液压支架水平力的有效途径。     

某内能源转管机枪的曲柄滑块机构优化设计

通过对某内能源围管机枪的曲柄滑块机构中的连杆与曲柄的长度比的优化,使所设计的方案在一定的限制范围内能够最佳地实现活塞加速度较小的预定目标,方法用优化的黄金分割法,并以活塞加速度最小为目标函数。结果确定了连杆与曲柄的长度比的最优值。