塔柱式折臂旋轉(zhuǎn)伸縮布料機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)與分析.pdf

1、近些年來，布料機(jī)作為混凝土輸送的復(fù)雜大型工程機(jī)械裝備，在國內(nèi)水利水電資源全面發(fā)展階段中得到了廣泛應(yīng)用，使得水電工程的建設(shè)速度越來越快，需求量大增。但其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多以傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)法和靜態(tài)設(shè)計(jì)法為主，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在局限，使得一些布料機(jī)存在結(jié)構(gòu)質(zhì)量大、安全系數(shù)偏低、動態(tài)性能差等問題。針對這些問題，本文以某型塔柱式折臂旋轉(zhuǎn)伸縮布料機(jī)為研究對象，建立參數(shù)化有限元模型，并以此展開相關(guān)性能分析，然后將現(xiàn)代結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法引入到該布料機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在滿足結(jié)

2、構(gòu)的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性約束的條件下，使結(jié)構(gòu)達(dá)到動態(tài)性能優(yōu)、質(zhì)量小的目的，論文的主要內(nèi)容如下:
　　1．根據(jù)該布料機(jī)的設(shè)計(jì)模型，采用通用有限元軟件ANSYS的APDL語言建立了該結(jié)構(gòu)的有限元參數(shù)化模型，結(jié)合該布料機(jī)的實(shí)際工作情況，對其計(jì)算載荷及工況做了詳細(xì)分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了靜態(tài)分析，得到了結(jié)構(gòu)靜剛度、強(qiáng)度的大小及分布情況，并提取分析結(jié)果作為多目標(biāo)優(yōu)化的約束條件或目標(biāo)函數(shù)。
　　2．對模型進(jìn)行了動態(tài)分析(模態(tài)分析和諧響應(yīng)分

3、析)，通過模態(tài)分析，計(jì)算得到了結(jié)構(gòu)前八階固有頻率和相應(yīng)振型；通過諧響應(yīng)分析，提取對結(jié)構(gòu)動態(tài)性能影響最大的固有頻率，并作為多目標(biāo)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)之一。
　　3．以重量最小化、第二階頻率最大化等為多目標(biāo)函數(shù)，基于多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件ISIGHT集成ANSYS及精英保留非劣排序遺傳算法NSGA—Ⅱ建立聯(lián)合優(yōu)化平臺，進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到優(yōu)化結(jié)果。
　　4．建立優(yōu)化后的模型，進(jìn)行分析驗(yàn)證，相較于初始模型，結(jié)果表明優(yōu)化后的布料機(jī)模型結(jié)構(gòu)

4、剛度和強(qiáng)度均有較大提升，重量從初始值48.77T降低到44.10T，優(yōu)化占比3.8％；第二階固有頻率從初始值1.28HZ增大到1.56HZ，優(yōu)化占比21.88%，達(dá)到了預(yù)期的優(yōu)化效果。
　　本文通過理論分析將現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于塔柱式折臂旋轉(zhuǎn)伸縮布料機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，并結(jié)合優(yōu)化軟件平臺及技術(shù)，展開多目標(biāo)優(yōu)化。通過對比分析優(yōu)化前后的結(jié)果，驗(yàn)證了優(yōu)化方法的有效性，為提高布料機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一條新的設(shè)計(jì)途徑，具有一定的學(xué)