塔柱式折臂旋轉伸縮布料機參數(shù)化設計與分析.pdf

1、近些年來，布料機作為混凝土輸送的復雜大型工程機械裝備，在國內水利水電資源全面發(fā)展階段中得到了廣泛應用，使得水電工程的建設速度越來越快，需求量大增。但其結構設計多以傳統(tǒng)的經(jīng)驗法和靜態(tài)設計法為主，結構設計存在局限，使得一些布料機存在結構質量大、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伸縮布料機為研究對象，建立參數(shù)化有限元模型，并以此展開相關性能分析，然后將現(xiàn)代結構優(yōu)化設計方法引入到該布料機的結構設計中，在滿足結

2、構的強度、剛度以及穩(wěn)定性約束的條件下，使結構達到動態(tài)性能優(yōu)、質量小的目的，論文的主要內容如下:
　　1．根據(jù)該布料機的設計模型，采用通用有限元軟件ANSYS的APDL語言建立了該結構的有限元參數(shù)化模型，結合該布料機的實際工作情況，對其計算載荷及工況做了詳細分析，在此基礎上進行了靜態(tài)分析，得到了結構靜剛度、強度的大小及分布情況，并提取分析結果作為多目標優(yōu)化的約束條件或目標函數(shù)。
　　2．對模型進行了動態(tài)分析(模態(tài)分析和諧響應分

3、析)，通過模態(tài)分析，計算得到了結構前八階固有頻率和相應振型；通過諧響應分析，提取對結構動態(tài)性能影響最大的固有頻率，并作為多目標優(yōu)化的目標函數(shù)之一。
　　3．以重量最小化、第二階頻率最大化等為多目標函數(shù)，基于多學科優(yōu)化設計軟件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，進行多目標優(yōu)化設計，得到優(yōu)化結果。
　　4．建立優(yōu)化后的模型，進行分析驗證，相較于初始模型，結果表明優(yōu)化后的布料機模型結構

4、剛度和強度均有較大提升，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%，達到了預期的優(yōu)化效果。
　　本文通過理論分析將現(xiàn)代結構設計方法和計算機技術應用于塔柱式折臂旋轉伸縮布料機整體結構設計中，并結合優(yōu)化軟件平臺及技術，展開多目標優(yōu)化。通過對比分析優(yōu)化前后的結果，驗證了優(yōu)化方法的有效性，為提高布料機的結構設計提供了一條新的設計途徑，具有一定的學