【摘要】：隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展,各行各業(yè)對高空作業(yè)平臺的需求量愈來愈大,對其綜合性能的要求也越來越嚴格。目前,高空作業(yè)平臺向著輕量化和小型化的趨勢發(fā)展,而作為技術(shù)高度集成的伸縮臂式高空作業(yè)平臺,將是未來高空作業(yè)平臺的引領(lǐng)者,對其進行研究契合高空作業(yè)平臺未來的發(fā)展方向;伸縮臂作為伸縮臂式高空作業(yè)平臺的主要部件,其重要程度不言而喻,將直接影響整機的性能和制造使用成本,而目前對其開展的研究,主要是在傳統(tǒng)的設(shè)計方案上做一定的優(yōu)化改進,具有一定的局限性,并沒有完全發(fā)揮其機械性能,進而造成材料的浪費和生產(chǎn)成本的提高;國外眾多大型高空作業(yè)平臺企業(yè)均對其伸縮臂截面形式展開了深入的研究,并將其截面形狀、相關(guān)參數(shù)以及對應的生產(chǎn)加工工藝作為高性能的代表進行技術(shù)保密,由此可窺見其重要性;目前隨著拓撲優(yōu)化技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟,將其應用于工程領(lǐng)域也日臻完善,但將之運用于高空作業(yè)平臺進行優(yōu)化設(shè)計的研究相對較少,因此,從現(xiàn)實需求和實用性方面考量,利用拓撲優(yōu)化方式進行概念設(shè)計,再通過其他的優(yōu)化方式進行后續(xù)跟進,最終實現(xiàn)伸縮臂最優(yōu)化的研究方式是一條“蹊徑”。針對以上問題和現(xiàn)狀,本文展開如下研究工作:1.對某高空作業(yè)平臺原型機伸縮臂進行了仿真分析研究�？紤]實際工況,利用CAE軟件對原型機進行仿真分析研究,確定其危險部位及材料富余狀況以找尋其優(yōu)化方向。2.對伸縮臂截面進行了拓撲優(yōu)化研究。以原型機伸縮臂為研究對象,建立其拓撲優(yōu)化數(shù)學模型和相關(guān)力學模型,并利用Hyperworks中的Optistruct優(yōu)化模塊完成拓撲優(yōu)化設(shè)計,并按照其拓撲圖形的分布規(guī)律提出了合理建議。3.對拓撲優(yōu)化后的伸縮臂截面進行了輕量化設(shè)計研究。將參數(shù)化模型進行截面尺寸優(yōu)化進而確定伸縮臂的最佳截面參數(shù),并經(jīng)分析驗證,確定了其優(yōu)化方式的合理性。本文利用拓撲優(yōu)化和尺寸優(yōu)化相互結(jié)合的方式對伸縮臂截面進行合理的優(yōu)化設(shè)計,在保證結(jié)構(gòu)安全性的前提下,極大地節(jié)約了材料,使得伸縮臂經(jīng)過最終優(yōu)化后,質(zhì)量比原型機降低了15.5%,同時提高了其綜合機械性能。本文采用的研究方法,可為類似的工程實例提供指導,并啟發(fā)新的思路。
【圖文】：

有限元分析基本流程圖

長安大學碩士學位論文14圖 2.2 有限元分析實際應用流程圖2.2 拓撲優(yōu)化基本理論目前，在工程領(lǐng)域中，較為常用的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法主要有三種，分別為尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化以及拓撲優(yōu)化（基本圖解如圖 2.3 所示）。其中，尺寸優(yōu)化主要應用于詳細設(shè)計階段、形狀優(yōu)化主要應用于基本設(shè)計階段，目前對其兩者的研究和應用相對較多，發(fā)展也較為成熟[27]。而隨著計算機技術(shù)的不斷提升和其利用于概念設(shè)計的獨特優(yōu)勢，現(xiàn)今對拓撲優(yōu)化的關(guān)注不斷加強。拓撲優(yōu)化是指在概念設(shè)計階段，，在給定的設(shè)計區(qū)域內(nèi)，根據(jù)已知的約束、載荷及邊界條件，通過合理的計算，尋求滿足設(shè)計約束的最優(yōu)拓撲結(jié)構(gòu)。由工程優(yōu)化實踐可知，在概念設(shè)計階段合理使用拓撲優(yōu)化技術(shù)，不僅能克服傳統(tǒng)設(shè)計的盲目性、減輕結(jié)構(gòu)重量和提升產(chǎn)品性能，更能縮短開發(fā)周期，最終提出更為合理的設(shè)計方案。目前學者主要從三個方面對拓撲優(yōu)化技術(shù)進行研究：拓?
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH211.6

【參考文獻】

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1 朱來福;;高空作業(yè)平臺伸縮臂變幅及調(diào)平機構(gòu)的配合分析[J];建筑機械化;2015年09期

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