大功率壓裂車車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、壓裂車作為油田壓裂關(guān)鍵設(shè)備，用來執(zhí)行高壓大排量油田增產(chǎn)作業(yè)。壓裂車車載設(shè)備重量較大，行駛路況較差，壓裂過程中壓裂泵產(chǎn)生沖擊載荷較大。車架作為主要承載部件，既要承受彎曲、扭轉(zhuǎn)等多種載荷及路面不平引起的振動，又要承受壓裂作業(yè)時壓裂泵產(chǎn)生的沖擊載荷，應(yīng)當(dāng)具備足夠剛、強度以及良好的動態(tài)性能以保證整車安全性與穩(wěn)定性。本文以壓裂車車架為研究對象，基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計理論和方法，進行結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、尺寸優(yōu)化設(shè)計及性能分析，同時開發(fā)車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)，實現(xiàn)

2、車架設(shè)計流程的智能化。
　　本文根據(jù)車架結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，綜合考慮靜態(tài)多工況剛度和低階固有頻率，基于SIMP變密度法對車架進行多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計。采用帶權(quán)重的折衷規(guī)劃法定義多工況剛度拓?fù)鋬?yōu)化目標(biāo)函數(shù)，平均頻率公式定義動態(tài)頻率優(yōu)化目標(biāo)，建立車架結(jié)構(gòu)多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化后獲得兼顧結(jié)構(gòu)剛度和動態(tài)特性要求的車架最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。并基于拓?fù)鋬?yōu)化計算結(jié)果對車架結(jié)構(gòu)方案進行初步設(shè)計。在結(jié)構(gòu)拓?fù)洳季旨俺跏挤桨冈O(shè)計的基礎(chǔ)上，基于ANSYS參數(shù)化設(shè)計

3、方法對車架結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計。建立尺寸優(yōu)化設(shè)計模型，根據(jù)靈敏度分析計算結(jié)果選取對車架結(jié)構(gòu)性能影響較大的參數(shù)為尺寸優(yōu)化設(shè)計變量，利用ANSYS軟件提供的零階優(yōu)化方法獲取最優(yōu)解的基本位置，經(jīng)過一階優(yōu)化得到精確解，結(jié)構(gòu)性能對比分析表明優(yōu)化后車架性能得到很大改善。為避免大量重復(fù)性工作，提高設(shè)計效率，對壓裂車車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計流程進行標(biāo)準(zhǔn)化，基于Visual Basic軟件開發(fā)平臺開發(fā)車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計系統(tǒng)。對HyperMesh進行二次開發(fā)實現(xiàn)