基于响应面法的龙门混凝土浇灌机优化设计

龙门混凝土浇灌机作为一种新型的混凝土浇灌设备,其设计多依赖于经验,设计的机身结构有较大的刚度、强度余量。为了充分发挥材料的承载性能,减少结构自重,提出了一种以龙门混凝土浇灌机各主要构件板厚为设计变量的优化方法。优化方法基于龙门混凝土浇灌机有限元模型,采用多学科优化软件ISIGHT中的拉丁超立方试验法对有限元模型进行灵敏度分析,筛选出对目标函数和约束函数影响较大的设计变量。利用筛选出的设计变量构建目标函数的响应面近似模型,最后采用多岛遗传算法对目标函数寻优。优化结果表明,在保证结构性能的前提下,龙门混凝土浇灌机结构质量减少了3 979 kg,与优化前质量相比降低了16. 7%,优化效果显著,对龙门混凝土浇灌机的结构设计及改进有重要的实际意义。     

移动式架车机伸缩托头-托架接触的有限元分析

采用基于接触对的非线性接触分析处理接触问题时,其分析结果更接近工程应用实际，但计算成本比较高且存在不收敛的情况。而自由度节点耦合分析不但能降低计算成本，而且能够保证一定精度。为了探究在一定误差范围内选用自由度节点耦合分析来替代基于接触对的非线性接触分析的可行性，以举升重量为15 t的移动式架车机为研究对象，在ANSYS软件中建立伸缩托头-托架的接触模型与节点耦合模型，在举升高度最大且伸缩托头完全伸出的工况下进行有限元分析，考虑接触刚度系数与摩擦因数对有限元分析结果的影响，分析了2种模型各接触区域等效应力的区别。通过比较2种模型的有限元分析结果可知，2种模型各接触区域的等效应力值存在一定的相对误差，且接触区域内2个接触面的相对滑动程度决定了接触分析的精度。对于精度要求不高的机械结构，可以考虑用自由度节点耦合分析来替代基于接触对的非线性接触分析。