起重機金屬結構件的結構優(yōu)化及輕量化研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，起重機作為物料的搬運和運輸工具在國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮了越來越重要的角色。金屬結構作為起重機結構中最主要的組成部分，占結構總重量的60％以上，對其進行結構優(yōu)化實現(xiàn)整機的輕量化，有助于提高起重機的工作性能和承載能力，達到節(jié)能減排目的。本文借助ANSYS軟件，綜合運用有限元法、結構力學、動力學、靈敏度分析、優(yōu)化設計、屈曲分析等方法對門式起重機金屬結構進行了研究，具體工作如下：
　　首先，針對門式起重機結構的

2、特點，運用 APDL語言建立了門式起重機金屬結構的參數(shù)化有限元模型。確定其計算載荷和工況，對起重機金屬結構進行靜動態(tài)分析，得到了結構的位移、應力分布云圖以及固有頻率和振型。
　　其次，將靈敏度分析技術運用到結構優(yōu)化分析當中，通過對起重機金屬結構總體積進行靈敏度分析，選取對起重機結構總體積影響較大的設計參數(shù)作為設計變量，以結構靜強度、靜剛度和動剛度作為約束條件，結構總體積最小為目標函數(shù)，運用ANSYS內(nèi)部的sub-problem優(yōu)化

3、算法對起重機金屬結構進行了動態(tài)優(yōu)化設計。
　　最后，利用 ANSYS對優(yōu)化后的起重機金屬結構進行特征值屈曲分析，驗證了優(yōu)化后整體結構的穩(wěn)定性，并得到結構中易發(fā)生屈曲的區(qū)域，在此基礎上，對該局部區(qū)域發(fā)生屈曲的一些影響因素進行了探討。
　　經(jīng)過優(yōu)化改進，門式起重機箱型結構的外形尺寸和部分截面尺寸有所減少，起重機金屬結構總質量減輕了19.7%。這種基于APDL的參數(shù)化建模、靈敏度分析及結構動態(tài)優(yōu)化方法，可有效實現(xiàn)金屬結構的輕量化，