季有昌[1]2014年在《基于Ansys的推土机平衡梁有限元分析与结构改进研究》文中研究表明介绍国内推土机平衡梁现状,对比焊接式和铸钢件平衡梁的优缺点和制造工艺,对平衡梁的作业工况及受力进行了研究。应用Pro/E和Ansys对焊接式平衡梁进行三维建模和有限元分析。基于分析及现状重新设计,得到了铸钢件平衡梁,并进行模型建立和有限元分析。基于结果对结构优化设计,得到新结构平衡梁,建立模型并进行有限元分析和静强度校核。得到了最优的平衡梁结构。对平衡梁进行静载应力实验,实验结果与有限元分析结果相吻合,证实分析结果是准确的。将三种结构平衡梁多个项目进行对比,对比结果为类似结构产品的开发提供了思路和依据。
张耀华[2]2000年在《平衡梁有限元分析及结构优化》文中提出随着现代技术的高速发展，高新技术在现代设计中应用的越来越广泛，如CAD、CAE、CAM等计算机辅助设计方法在国际上应用越来越普遍。这些现代设计方法不但提高了设计速度，而且使设计出来的产品更加可靠和美观，并且可以节省大量的人力、物力，大大的提高产品的竞争力。然而，在国内，这些先进的设计方法才刚刚开始被一些公司应用，因此，为了尽快缩短我们和国外先进技术的差距，应该大力推广这些现代设计方法的应用。 推土机作为一种工程机械，在作业过程中所处工况较其它工程机械更恶劣，其所承受工作载荷也随着庞大工程的需要而越来越大。平衡梁是推土机中的关键部件，它起着连接左右行走架和承受整机约50％重量的功能，其可靠性直接关系到整机的正常工作。我公司生产的TYH220推土机因为平衡梁断裂，给公司造成直接经济损失300多万元，另外造成的市场丢失等间接损失无法估量。因此有必要对平衡梁进行改进和重新设计。 在传统的设计中，只是采用设计经验对平衡梁结构进行设计，而对于其结构分析、强度校核仍是采用传统计算方法，尤其是其受载荷大小，只是按照经验公式求得。本研究进行了实际工况下的平衡梁应力测试，建立了新型平衡梁的力学模型。采用现代设计原理——三维CAD技术进行了平衡梁的设计，并运用有限元法对其进行强度校核，根据有限元计算结果对平衡梁结构设计进行反复的计算和改进。 该项目是我公司首次采用三维CAD和有限元计算这两种现代设计方法，验证了有限元计算中的应力集中点即为实际工况中的断裂处，并设计出了更可靠的平衡梁。 本论文最后还提出了今后进一步工作的建议。
宋鹏程, 彭高明[3]2015年在《BP-PSO算法对斗轮堆取料机四轮平衡梁的结构优化》文中研究指明针对斗轮堆取料机四轮平衡梁结构静力特性的复杂性和非线性,利用参数化有限元分析和BP神经网络,建立四轮平衡梁从设计变量到最大应力、最大变形、质量的映射关系。对建立的神经网络模型,运用改进的粒子群优化算法,在满足刚度、强度条件下,寻求支板、隔板的结构尺寸及布置最优,从而实现四轮平衡梁轻量化的目的。四轮平衡梁的结构优化仿真结果表明,四轮平衡梁自重减少25.36%,优化效果明显。
贾延逊[4]2008年在《圆形料场堆取料机主要构件的有限元分析与优化》文中认为堆取料机是现代化工业大宗散状物料连续装卸的高效设备,广泛应用于港口、码头、钢铁厂、焦化厂、储煤厂、火电厂等散料(矿石、煤、焦碳、及砂石)堆存料场的堆、取料作业,可完成产品的堆、取和均质化工作,实现堆取料同时进行。目前我国的散料堆取设备基本采用露天布置,不可避免的造成比较大的粉尘污染。随着我国的可持续发展战略的提出与执行,国家对环保的要求越来越高,封闭式圆形料场堆取料机已经成为发展趋势。本文就是依托长春发电设备有限责任公司为大唐长春第三热电厂开发、生产的YDQ1500/1500.90圆形料场堆取料机项目,采用ALGOR16对其进行初始方案计算。通过对方案阶段的计算得出中心柱、堆料支撑等部件应力超标,取料转盘应力偏低的结果。根据方案计算结果,本文通过调整配重将整机重心进行优化,并对取料转盘进行了优化。根据以上优化方案,本文使用ALGOR16软件再次进行了有限元分析核算,并且在生产中得以实施,优化了结构,降低了生产成本。同时本文利用ALGOR16的重心提取功能对堆料结构的重心进行了核算,得出了优化后配重设计重心分布合理的结果。根据重心结果对堆料液压系统的压强进行了核算,符合设计要求。本文通过本次计算,探索了圆形料场堆取料机主要构件的有限元模型的建立、约束的确定、加载模式的确定等。为今后的圆形料场堆取料机主要构件有限元分析的参数化打下了良好基础。
曹兴强[5]2008年在《拉杆预紧结构的力学建模与八万吨压机横梁结构的优化》文中认为重型模锻液压机是指吨位在100MN以上,对工件进行整体变形压制的液压机。重型模锻压机的设计、制造能力,及其拥有这类压机的数量和等级,是一个国家的国防工业、机械制造工业的综合生产能力及技术水平的重要标志,具有明确的战略意义。无论是发达国家还是发展中国家,都十分重视重型模锻压机的发展。本文综合运用理论分析、数值模拟、优化和实验测试等多种手段对我国自主研制的八万吨重型模锻压机上板梁、活动横梁、固定下梁等组合承载结构的建模方法、整体性和应力分布等关键性问题进行了系统的研究。本文基于三维有限元弹性接触理论深入研究了拉杆组预紧组合承载结构的建模方法。探讨了仿真环境中拉杆预紧力的施加方法,并对比分析了不同拉杆预紧方法在预紧和承载两种工况下的效果。据此提出了不同工况下合适的拉杆预紧方法以及成组拉杆预紧力优化时的程序。本文主要对活动横梁的整体性进行了有限元分析,指出活动横梁的整体性主要体现为两片中梁间的开缝问题。系统地研究了拉杆数目、中梁形状、楔键位置等结构参数,以及拉杆预紧力、外载等力能参数对活动横梁整体性的影响。并在上述研究的基础上提出了对八万吨模锻压机活动横梁设计的改进方法,并对动梁最终设计方案进行了分析。结果表明最终方案明显优于原方案:最大开缝由0.36mm降到0.079mm,减幅达78%。本文考察了八万吨模锻压机横梁结构各部件的应力分布。系统地研究了固定下梁中梁项出孔内应力集中的成因,提出了修改应力集中因素形状法、表面削去法和增加工艺孔法等降低应力集中的方法。经详细分析提出了下梁中梁结构的优化设计方案。分析结果表明中梁新结构优于原结构:其顶出孔最大主应力由161.4MPa降到84.37MPa,应力集中系数由2.405降到1.33。本文用电测法对预紧状态和承载状态下八万吨模锻压机的1:11.1模型压机关键横梁的应力、变形进行了测试。实验结果表明三横梁各部件的应力、位移与计算结果吻合较好。
陈丽云[6]2007年在《弹性四连杆组合臂架系统的结构优化研究》文中指出变幅机构是臂架类起重机的重要工作机构，对四连杆组合式臂架变幅系统的主要结构尺寸进行设计，是影响该型式起重机整体工作好坏的主要环节。传统的作法是视臂架系统为刚性体，将其变幅过程分为几个阶段，通过定点分析，得出设计模型，设计的重点更多的关注变幅机构功率的大小，而忽视了金属结构受力的好坏。针对以上问题，本文以MQ2535门座起重机臂架系统为研究对象，将门座起重机整个臂架系统视为弹性体，以机械动力学和有限元为理论基础和分析手段，运用有限元软件ANSYS8.1模拟臂架系统的实际变幅过程，探寻物品在变幅过程中水平移动与臂架系统结构动态受力之间的关系；通过分析其受力情况，对其结构的优化提出了一些建议。具体说来，本论文的主要内容有：(1)综合介绍了门座起重机臂架系统的结构形式，重点分析了四连杆门座起重机的工作原理，工作过程以及各参数对整机工作性能的影响。(2)运用有限元分析软件ANSYS8.1对门座起重机的臂架系统建立有限元模型，给出了用梁单元建立有限元模型的原则和步骤，为今后用梁单元进一步开展门座起重机的有限元分析奠定基础，而且采用APDL语言可以实现参数化建模，对于模型易于修改、便于管理。(3)利用有限元分析软件ANSYS8.1对臂架系统的变幅过程进行瞬态动力建模，结合起重机金属结构理论知识对结果进行分析，得到一些有价值的结论，对于改善门座起重机的吊重轨迹，降低自重起到一定的参考作用。(4)研究了臂架系统的动态特性，提取关键载荷步的计算结果和整个轨迹曲线，并对结果进行分析，评价了结构的动态特性合理性，并校验理论计算结果的准确性。(5)通过分析弹性体瞬态动力学结果，对臂架系统结构优化提出一些建议。
邹蒙[7]2015年在《AP1000核电站结构模块专用吊具的优化设计》文中研究表明AP1000是我国从美国西屋公司引进的具有代表性的第三代核电站。模块化设计与制造技术是AP1000核电站五大关键技术之一,它实现了模块间的并行制造,大大降低了建造周期、节约了成本。但是模块化设计与制造对变形控制提出了更高的要求,否则模块在建造时会出现无法组对的现象,其中模块吊装在模块变形控制中占有重要地位。随着我国AP1000核电站工作的开展,高效的核电站专用吊具设计受到越来越多的关注。本文以实现我国某AP1000核电站CA01与CA20模块的吊装为背景,对CA01与CA20模块专用吊具进行优化设计来降低自重。论文的主要研究工作如下：(1)介绍了CA01与CA20结构模块的特点,并给出了模块重心的计算方法,确定了模块上八个吊耳所承受的载荷,同时根据吊装要求设计了一种吊点可调的吊装方案；(2)介绍了渐进结构优化方法(ESO)和ANSYS优化模块,给出了渐进结构优化法在ANSYS软件上实现的步骤；(3)对吊具一级平衡梁进行了优化设计,确定了一级平衡梁的最危险工况,并应用渐进结构优化方法(ESO)完成平衡梁截面的形状优化,得到了最佳截面形状,最后利用ANSYS优化模块实现平衡梁的尺寸参数优化,得到了一级平衡梁结构尺寸的最优参数组合；(4)对吊具吊架进行了优化设计,应用渐进结构优化方法(ESO)实现吊架的拓扑优化,得到了吊架的最优拓扑结构,利用ANSYS优化模块进行吊架结构的尺寸优化,最终确定吊架结构尺寸的最优参数组合。
潘腾[8]2017年在《牙轮钻机履带行走装置仿真分析及优化研究》文中指出在牙轮钻机的履带行走装置各部件中,履带架和均衡梁是主要承受载荷并且容易损坏的的部件。本文主要对钻机履带行走装置进行刚柔耦合动力学仿真分析,得到不同工况下履带架的承载情况以及变形和应力分布变化规律。采用有限元方法分析均衡梁不同工况下的变形和应力分布情况,在此基础上对均衡梁的结构进行尺寸和形状的优化设计。在查阅国内外相关文献之后,通过归纳总结,阐述了牙轮钻机履带行走装置以及拓扑结构优化方法的国内外研究现状。为研究牙轮钻机行走过程中履带架的变形和应力变化情况,提出对履带行走装置采用刚柔耦合方法进行不同行驶工况下的动力学仿真分析;结合均衡梁的受力分析以及有限元分析结果,提出对均衡梁进行结构的优化设计研究。介绍了牙轮钻机履带张紧装置的结构特点,并计算了两侧履带张紧所需要的张紧力。根据牙轮钻机的相关参数及计算公式,对平路直行、爬坡以及单侧制动转向工况下行走装置所需要的驱动力和驱动功率进行计算。建立牙轮钻机履带行走装置的刚柔耦合模型并进行仿真分析。选取钻机的平路直行、爬坡以及单侧制动转向作为研究路况,分别对钻架立起和放倒工况下的履带行走装置进行刚柔耦合仿真分析,得到多种工况下履带架的位移以及应力分布情况,对得到的结果进行分析;研究了平路直行钻架放倒工况下支重轮的承受载荷分布情况,计算仿真得到的支重轮平均受力,并与理论计算结果进行比较。提取履带架刚柔耦合仿真结果中各连接节点处的受力值,在履带架与均衡梁和前轴的连接点处施加约束,对履带架进行静态有限元分析,将分析结果与刚柔耦合得到的结果进行对比,两种方法得到结果相近。根据不同工况下的受力分析结果,对均衡梁进行静态有限元分析,得到均衡梁的变形以及应力分布情况。基于Optistruct软件设计均衡梁的结构优化方案,对均衡梁进行厚度的尺寸优化设计以及外形的自由形状优化设计。在设定约束响应和目标函数的前提下,对均衡梁进行厚度的尺寸优化,尺寸优化后得到均衡梁的厚度为182mm,均衡梁的最大变形小于3mm。在尺寸优化结果的基础上,对均衡梁进行自由形状优化,设定位移约束上限值为3mm、应力约束上限值为140MPa,得到具有最优性能外形的均衡梁结构,优化后均衡梁最大应力值为133MPa,体积从0.559m~3减少为0.527m~3。
邹伟杰[9]2017年在《50MN钢丝缠绕模锻液压机本体结构研究与半圆梁优化》文中提出预应力钢丝缠绕技术由于其结构疲劳强度高、重量轻、制造难度低等优点,在重型自由锻、模锻、挤压等成形压机上已逐渐得到应用。随着较小锻件的需求日益增多,设计钢丝缠绕中小型锻造液压机进行模锻件的锻造已是一个重要的研究方向。本文基于预应力钢丝缠绕理论,将预应力钢丝缠绕技术应用到模锻液压机上,提出了50MN钢丝缠绕式模锻液压机本体结构的初步设计方案,确定了压机的主要技术参数,对主要零部件的强度、刚度进行计算与校核。对本体机架进行了钢丝缠绕设计,确定了钢丝缠绕的初应力,缠绕层数以及钢丝层的宽度等重要参数。针对钢丝缠绕机架有限元计算耗时巨大的问题,推导了多层钢丝等效面压力公式,建立了预紧与合成工况等效面压力关系式,有效降低了计算机耗时,实现了多重静不定缠绕机架的结构有限元数值模拟。采用ANSYS Workbench有限元分析软件对液压机的主要零部件进行静力学分析;对于立柱、半圆梁,验证了强度、刚度,针对不足的情况提出了改进方案,再次导入ANSYS Workbench进行静力学分析,获得了符合要求的设计方案。根据结构优化理论,提出了结构优化的数学模型,确定了设计变量、约束函数以及目标函数;运用ANSYS Workbench的结构优化模块,实现了半圆梁开孔的尺寸与位置优化,降低了结构重量。
马春宇[10]2007年在《大型斗轮机的结构优化及力学性能测试》文中指出为了优化大型斗轮机钢结构,应用大型有限元软件ALGOR16对斗轮机的初始设计方案进行了有限元建模分析,发现了设计方案的平衡稳定性方面的问题。对初始设计方案进行优化设计后进行了再分析,重点考察了优化设计后的稳定性和刚度,得到了较好的结果,设备的各项力学性能参数符合设计规范。优化方案得以在生产中实施。既实现了优化结构又达到了降低成本的目的。竣工后,对同种型号的两台设备进行了力学性能的现场实测。为了在现场条件下实现精确可靠的测试并取得理想的测试数据,对不同的力学性能设计了不同的测试方案,提取了数据。经过对数据的处理和对比分析,证明了实验方案的可靠性、测试数据精度也满足要求,而且现场实现成本低。所得出的结论也准确的描述了设备的力学性能和建造施工中的问题,得到了厂方的认可。
参考文献：
[1]. 基于Ansys的推土机平衡梁有限元分析与结构改进研究[J]. 季有昌. 机械强度. 2014
[2]. 平衡梁有限元分析及结构优化[D]. 张耀华. 河北工业大学. 2000
[3]. BP-PSO算法对斗轮堆取料机四轮平衡梁的结构优化[J]. 宋鹏程, 彭高明. 机械设计与制造工程. 2015
[4]. 圆形料场堆取料机主要构件的有限元分析与优化[D]. 贾延逊. 吉林大学. 2008
[5]. 拉杆预紧结构的力学建模与八万吨压机横梁结构的优化[D]. 曹兴强. 中南大学. 2008
[6]. 弹性四连杆组合臂架系统的结构优化研究[D]. 陈丽云. 武汉理工大学. 2007
[7]. AP1000核电站结构模块专用吊具的优化设计[D]. 邹蒙. 大连理工大学. 2015
[8]. 牙轮钻机履带行走装置仿真分析及优化研究[D]. 潘腾. 吉林大学. 2017
[9]. 50MN钢丝缠绕模锻液压机本体结构研究与半圆梁优化[D]. 邹伟杰. 燕山大学. 2017
[10]. 大型斗轮机的结构优化及力学性能测试[D]. 马春宇. 吉林大学. 2007
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