基于拓扑优化的桥式起重机新型主梁设计

发布时间：2024-04-16 01:11

　　应用基于单元应力的渐进结构优化方法对某型号桥式起重机主梁截面进行拓扑优化,得到了矩形截面的桥式起重机主梁结构形式,随后采用变密度法(SIMP)对该主梁形式下的主、副腹板进行拓扑优化,根据拓扑优化结果,新型主梁主腹板仍然采用实腹结构,而副腹板则以桁架结构形式代替原有实腹结构形式,有限元计算结果证明,该结构形式在保证主梁结构强度、刚度条件下,可以大幅度减轻主梁重量。该新型主梁的设计方案为桥式起重机主梁轻量化设计提供了一种新思路。

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【部分图文】：

图2主梁截面进化结果

。表1主梁截面尺寸参数Tab.1SizeParameterofGirderSection主梁参数数值上翼缘板厚度（mm）22下翼缘板厚度（mm）22上翼缘板宽度（mm）800下翼缘板宽度（mm）800主腹板厚度（mm）8副腹板厚度（mm）8主梁高度（mm）2000腹板间距（mm）....

图3主梁约束、加载图

叟叟叟叟叟叟叟叟叟叟叟叟（5）式中：x—设计变量；xe—单元相对材料密度；C（x）—结构柔度；F—结构所施加的载荷矩阵；U—位移矩阵；K—刚度矩阵；V（x）—在优化后腹板的体积；V0—在优化前腹板的体积；f—材料用量的百分比（体积系数）；Xmax—单元相对材料密度的最大值；Xmi....

图7主梁轴测图

zationObjectiveFunctionandIterative通过对拓扑结果观察发现，按照主、副腹板综合去除30%材料的标准去除材料，材料的去除部分主要集中在副腹板，副腹板在去除材料后的结构类似交叉式的桁架形式，而主腹板未去除材料。这为主梁腹板的设计提供了新思路。4基于拓....

图9新型主梁三种工况下计算结果

4.2有限元分析利用ANSYS进行主梁应力应变计算，选取shell63单元进行板壳建模，beam188单元桁架建模，对小车位于主梁左极限位置、跨中位置、右极限位置三种典型工况进行加载计算。计算结果，如图9所示。（a）小车在跨中位置新型主梁应力（b）小车在跨中位置新型主梁位移（c）....

本文编号：3956222