發(fā)布時間：2017-03-19 21:02

  本文關(guān)鍵詞：管狀帶式輸送機大跨度桁架的設(shè)計與優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：管狀帶式輸送機向著遠距離、大跨度方向發(fā)展,帶式輸送機在運輸過程中,跨域河流、建筑物、鐵路等障礙物的現(xiàn)象也越來越普遍,普通跨度的管狀帶式輸送機就難以滿足要求,往往需要大跨度的管狀帶式輸送機,所以帶式輸送機大跨度支撐系統(tǒng)的研究也就非常必要。如何設(shè)計大跨度的鋼桁架結(jié)構(gòu)對于提高管狀帶式輸送機的性能和減少制造成本有著至關(guān)重要的影響。本文基于管狀帶式輸送機向著長距離、大跨度方向發(fā)展的理念,參考了管狀帶式輸送機的設(shè)計原理與大跨度桁架的設(shè)計方法,提出了管狀帶式輸送機大跨度桁架的設(shè)計要點,建立了桁架的三維模型,對桁架的內(nèi)力進行了推導(dǎo),然后進行了有限元應(yīng)力、模態(tài)以及諧響應(yīng)分析,得到桁架各桿件內(nèi)力分布規(guī)律,參考分析結(jié)果對桁架的危險截面進行了結(jié)構(gòu)改進,改進后桁架受力有了明顯改善,最后對桁架的主體部分進行了優(yōu)化,優(yōu)化后的桁架重量有所降低。具體內(nèi)容如下：通過查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻資料,了解國內(nèi)外鋼桁架結(jié)構(gòu)的主要建筑,分析大跨鋼桁架結(jié)構(gòu)形式及其特點,分析各結(jié)構(gòu)體系的特點和優(yōu)缺點,然后借鑒鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和方法總結(jié)大跨度桁架的設(shè)計方法。介紹了桁架的特點、外形、截面以及節(jié)點的構(gòu)造和設(shè)計要求。分析了管狀帶式輸送機桁架梁所承受的各種形式的載荷,并對桁架梁載荷進行理論計算,采用了截面法對桁架內(nèi)力計算公式進行了簡化推導(dǎo),得出了桁架內(nèi)力的分布規(guī)律,然后對桁架梁進行強度、剛度校核。建立了管狀帶式輸送機桁架結(jié)構(gòu)的三維模型,利用大型通用軟件ANSYS進行模態(tài)分析,得到桁架1-6階自振頻率和振型,確定結(jié)構(gòu)的振動特性,得到了桁架的變形情況,進行有限元的應(yīng)力分析,得出桁架的等效應(yīng)力云圖以及位移云圖,有限元分析結(jié)果與理論分析結(jié)果一致。針對桁架的危險截面進行了結(jié)構(gòu)改進,改進后的桁架受力有了明顯改進。研究了桁架優(yōu)化分析的相關(guān)方法。參考前人的優(yōu)化方法,以ANSYS Workbench分析的強度和剛度為基礎(chǔ),對桁架的危險段進行優(yōu)化,由于桁架的最大應(yīng)力出現(xiàn)在中間弦桿和腹桿處,所以對弦桿和腹桿進行優(yōu)化,以其截面尺寸為設(shè)計變量,應(yīng)力、重量為目標函數(shù),進行響應(yīng)面優(yōu)化,最終得到出了最佳設(shè)計方案。
【關(guān)鍵詞】：管狀帶式輸送機 桁架 有限元分析 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH222
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 緒論13-23
• 1.1 課題的背景和意義13-15
• 1.1.1 課題的背景13-14
• 1.1.2 課題的意義14-15
• 1.2 大跨度鋼結(jié)構(gòu)桁架的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-21
• 1.2.1 桁架的研究現(xiàn)狀15-20
• 1.2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展20-21
• 1.3 本文研究的內(nèi)容21-23
• 2 桁架梁結(jié)構(gòu)設(shè)計及載荷分析23-49
• 2.1 傳統(tǒng)桁架結(jié)構(gòu)形式23-26
• 2.1.1 桁架的特點23
• 2.1.2 桁架的外形23-24
• 2.1.3 桁架的截面24
• 2.1.4 節(jié)點構(gòu)造及設(shè)計要求24-26
• 2.2 管狀帶式輸送機桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計26-29
• 2.2.1 承重桁架、弦桿及腹桿的選型27-28
• 2.2.2 桁架水平防風支撐28-29
• 2.2.3 桁架支座29
• 2.3 管狀帶式輸送機機架結(jié)構(gòu)的荷載分析29-36
• 2.3.1 永久載荷30-34
• 2.3.2 可變載荷34-36
• 2.3.3 偶然載荷36
• 2.4 管狀帶式輸送機桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)力簡化計算36-44
• 2.4.1 特殊節(jié)點37-38
• 2.4.2 豎直方向內(nèi)力簡化計算38-43
• 2.4.3 水平方向內(nèi)力簡化計算43-44
• 2.5 管狀帶式輸送機機架結(jié)構(gòu)的校核44-47
• 2.5.1 強度校核44-46
• 2.5.2 剛度校核46-47
• 2.6 本章小結(jié)47-49
• 3 管狀帶式輸送機桁架梁結(jié)構(gòu)有限元分析49-67
• 3.1 有限元分析的基本理論49-52
• 3.2 ANSYS簡介52-55
• 3.2.1 ANSYS的分析功能53-54
• 3.2.2 ANSYS Workbench的分析步驟54-55
• 3.3 管狀帶式輸送機桁架梁結(jié)構(gòu)有限元分析55-58
• 3.3.1 桁架模型建立及定義材料55-56
• 3.3.2 網(wǎng)格劃分56-57
• 3.3.3 施加載荷57
• 3.3.4 求解、查看分析結(jié)果57-58
• 3.4 桁架梁結(jié)構(gòu)的改進58-65
• 3.4.1 改進桁架靜力學(xué)結(jié)果58-60
• 3.4.2 改進桁架模態(tài)結(jié)果60-65
• 3.5 本章小結(jié)65-67
• 4 管狀帶式輸送機桁架梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計67-77
• 4.1 引言67
• 4.2 ANSYS優(yōu)化設(shè)計67-70
• 4.2.1 ANSYS優(yōu)化設(shè)計概念67-68
• 4.2.2 ANSYS Workbench多目標優(yōu)化68-69
• 4.2.3 ANSYS優(yōu)化設(shè)計步驟69-70
• 4.3 桁架機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計70-75
• 4.3.0 優(yōu)化設(shè)計模型的建立70-71
• 4.3.1 響應(yīng)面分析71-74
• 4.3.2 參數(shù)敏感性分析74-75
• 4.3.3 多目標優(yōu)化75
• 4.4 桁架優(yōu)化結(jié)果75-76
• 4.5 本章小結(jié)76-77
• 5 總結(jié)與展望77-79
• 5.1 總結(jié)77-78
• 5.2 展望78-79
• 參考文獻79-83
• 致謝83-85
• 作者簡介85
• 科研成果85

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本文編號：256560