本文關(guān)鍵詞：大噸位雙回轉(zhuǎn)鐵路救援起重機(jī)三節(jié)伸縮臂截面優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：起重機(jī)如今向著大噸位和大起升高度的趨勢(shì)發(fā)展,吊臂作為鐵路救援起重機(jī)的主要受力構(gòu)件,其設(shè)計(jì)合理與否,直接影響著整機(jī)的起重性能。 本文基于多軟件對(duì)大噸位(160t)雙回轉(zhuǎn)鐵路救援起重機(jī)三節(jié)伸縮臂進(jìn)行優(yōu)化研究,采用OptiStruct對(duì)伸縮臂截面進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化概念設(shè)計(jì),基于Workbench進(jìn)行幾何建模、有限元分析及尺寸優(yōu)化。主要內(nèi)容如下： (1)闡述了國(guó)內(nèi)外鐵路起重機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì),對(duì)比介紹了幾種常見(jiàn)的吊臂截面型式。根據(jù)起重機(jī)伸縮臂的工作要求,進(jìn)行了伸縮臂的總體方案設(shè)計(jì)及其相關(guān)計(jì)算,為其優(yōu)化研究提供依據(jù)。 (2)基于Solidworks建模、Hypermesh劃分網(wǎng)格及OptiStruct拓?fù)鋬?yōu)化,逐步分析優(yōu)化得到三節(jié)伸縮臂的較理想的大圓角矩形截面。過(guò)程中采用啟發(fā)式算法推導(dǎo)了最小柔度下的拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題,以體積分?jǐn)?shù)為約束,將最小柔度作為優(yōu)化目標(biāo),以矩形截面為初始截面,取三節(jié)臂頭部危險(xiǎn)截面附近失穩(wěn)半波段建立拓?fù)鋬?yōu)化模型,基于SIMP方法逐步進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化。研究表明：參數(shù)的合理設(shè)置是獲得理想的拓?fù)浣Y(jié)果的關(guān)鍵,體積分?jǐn)?shù)取0.35、單元尺寸取25mm較理想；不同載荷作用于伸縮臂的主要承載位置不同,彎矩主要作用于伸縮臂的上下翼緣板,軸向力主要作用于伸縮臂四周環(huán)形區(qū)域上。拓?fù)鋬?yōu)化得到的大圓角矩形截面,適合于大噸位鐵路起重機(jī)伸縮臂,證明了將拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)應(yīng)用到起重機(jī)三節(jié)伸縮臂的截面優(yōu)化概念設(shè)計(jì)是可行的,為起重機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了新思路。 (3)采用大圓角矩形截面型式,對(duì)各節(jié)臂進(jìn)行截面尺寸設(shè)計(jì),計(jì)算三節(jié)伸縮臂在變幅平面及旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)的載荷,基于Workbench進(jìn)行幾何建模及有限元分析,計(jì)算及校核各節(jié)臂的強(qiáng)度、剛度及整體穩(wěn)定性,并對(duì)比分析了大圓角矩形截面與矩形截面在同等條件下的力學(xué)性能。研究表明：大圓角矩形截面的設(shè)計(jì)合理可行,其力學(xué)性能優(yōu)于傳統(tǒng)的矩形截面,各節(jié)臂所受應(yīng)力有較大富余,伸縮臂結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步優(yōu)化。 (4)以三節(jié)伸縮臂各節(jié)臂上、下翼緣板及兩側(cè)腹板的板厚為設(shè)計(jì)變量,設(shè)置最大應(yīng)力與總體最大變形的約束條件,將伸縮臂整體質(zhì)量最輕作為優(yōu)化目標(biāo),進(jìn)行尺寸優(yōu)化。優(yōu)化過(guò)程中探討了各節(jié)臂板厚對(duì)輕量化設(shè)計(jì)的影響以及對(duì)最大應(yīng)力、最大變形的靈敏度。優(yōu)化后的三節(jié)伸縮臂各板厚明顯減小,結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,很好的實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：三節(jié)伸縮臂 拓?fù)鋬?yōu)化 大圓角矩形 SIMP方法 有限元分析 尺寸優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TH218
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目錄9-11
• 第1章 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景及意義11
• 1.2 我國(guó)鐵路發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)11-13
• 1.3 鐵路起重機(jī)國(guó)內(nèi)、外發(fā)展?fàn)顩r13-15
• 1.3.1 國(guó)外鐵路起重機(jī)發(fā)展?fàn)顩r13-14
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)鐵路起重機(jī)發(fā)展?fàn)顩r14-15
• 1.4 鐵路起重機(jī)吊臂的截面型式15-16
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第2章 伸縮臂方案及其相關(guān)計(jì)算17-23
• 2.1 吊臂伸縮方案17-18
• 2.2 伸縮臂主要技術(shù)參數(shù)18-19
• 2.3 載荷組合19
• 2.4 載荷系數(shù)計(jì)算19
• 2.5 伸縮臂長(zhǎng)度尺寸19-21
• 2.6 工況設(shè)計(jì)21
• 2.7 材料選用21-22
• 2.8 小結(jié)22-23
• 第3章 伸縮臂截面拓?fù)鋬?yōu)化研究23-43
• 3.1 拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)介紹23-24
• 3.2 伸縮臂截面拓?fù)鋬?yōu)化模型的建立24-28
• 3.2.1 伸縮臂結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題的闡述24-25
• 3.2.2 拓?fù)鋬?yōu)化方法25-28
• 3.2.3 伸縮臂截面拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立28
• 3.3 伸縮臂三維有限元模型28-30
• 3.3.1 模型選取28
• 3.3.2 模型載荷計(jì)算28-30
• 3.3.3 模型邊界條件30
• 3.4 伸縮臂截面拓?fù)鋬?yōu)化分析30-42
• 3.4.1 矩形截面拓?fù)鋬?yōu)化示例31-37
• 3.4.2 不同參數(shù)下的矩形截面拓?fù)鋬?yōu)化37-40
• 3.4.3 不同截面拓?fù)鋬?yōu)化40-42
• 3.5 小結(jié)42-43
• 第4章 伸縮臂建模及有限元分析43-59
• 4.1 伸縮臂截面尺寸設(shè)計(jì)43-45
• 4.2 伸縮臂實(shí)體建模45-46
• 4.3 載荷計(jì)算46-49
• 4.4 有限元分析49-54
• 4.4.1 有限元分析前處理49-50
• 4.4.2 靜力學(xué)分析50-54
• 4.5 校核54-56
• 4.5.1 強(qiáng)度校核54-55
• 4.5.2 剛度校核55-56
• 4.5.3 整體穩(wěn)定性校核56
• 4.6 結(jié)果分析56-58
• 4.7 小結(jié)58-59
• 第5章 伸縮臂有限元優(yōu)化59-71
• 5.1 優(yōu)化模型建立59-60
• 5.1.1 設(shè)計(jì)變量59-60
• 5.1.2 目標(biāo)函數(shù)60
• 5.1.3 約束條件60
• 5.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程60-70
• 5.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)流程60-61
• 5.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)61-65
• 5.2.3 響應(yīng)面設(shè)計(jì)65-68
• 5.2.4 優(yōu)化結(jié)果68-70
• 5.3 小結(jié)70-71
• 結(jié)論與展望71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：大噸位雙回轉(zhuǎn)鐵路救援起重機(jī)三節(jié)伸縮臂截面優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：332965