考虑压杆稳定性的桁架拓扑优化设计

目的 初探用进废退思想在桁架拓扑优化设计中的应用,开发相应的优化程序并用算例进行验证。方法 在桁架拓扑优化设计中考虑结构中受压杆的稳定性,同时考虑材料应力约束和压杆的稳定应力约束,通过杆件的实际受载情况及其应力约束值来调整各杆件的截面积,剔除优化结果中截面积小于阈值的杆件,以得到最优的拓扑结构和杆的截面大小,使各杆在保证结构稳定的前提下各尽所能,物尽其用。结果 优化结果表明桁架达到减重和安全稳定的     

桁架结构拓扑优化设计的模拟退火算法

研究了平面桁架结构拓扑优化设计的模拟退火算法．构造了一个双重控制Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｓ准则处理应力约束,提出了一个基于力平衡的启发式准则,以实现优化过程中单元的自动增删．算例表明,该方法能够克服桁架结构拓扑优化中因存在非凸星形可行域而造成的拓扑优化求解困难．     

塔式起重机臂架周期性拓扑优化设计

为实现塔式起重机臂架桁架结构腹杆的布局优化,提出了基于连续体拓扑优化的桁架结构优化设计方法.首先去除起重臂腹杆,用腹板代替,同时为克服臂架细长难以进行拓扑优化的特点,将起重臂划分为若干个优化周期,建立臂架的周期性板梁优化模型;然后使用周期性SKO(soft kill option)方法对腹板进行连续体拓扑优化,优化中使用温度过滤函数消除棋盘格式现象,得到优化的腹板拓扑构型;最后使用有限单元8-邻域网格模型骨架提取算法得到腹板拓扑的中心骨架进而得到优化的腹杆布局.选取QTZ63塔式起重机最大幅度、最大起重量和最大应力3种典型工况作为优化工况,并考虑起升动载荷、风载荷及惯性载荷进行优化设计.基于3种典型工况,从强度、刚度、稳定性方面对原臂架和优化臂架进行了对比分析,验证了优化方法的有效性.     

桁架结构拓扑及截面尺寸优化设计方法

为克服传统基结构设计方法对最优解的束缚,实现桁架结构的拓扑布局及尺寸优化,提出了将连续体与离散杆系相结合的桁架结构优化设计方法。从连续体出发,基于SKO连续体拓扑优化方法得到了最优拓扑布局;以二值图像细化算法为基础,提出了基于有限单元8邻域网格模型的骨架提取算法,通过剥离冗余单元,得到了连续体拓扑优化结果的中心传力骨架;以单元主应力为判据,精确找到骨架中的关键点,并连接关键点形成了初始桁架结构;基于拉格朗日乘数法和KuhnTucker条件,以初始桁架中杆件的内外半径为设计变量,结构体积为约束条件,结构柔度为目标函数,建立了桁架结构杆件尺寸优化的数学模型,并推导出其优化迭代准则。最后,以一悬臂结构为例对该优化方法的应用进行了说明,并使用一经典算例与其他文献中的方法进行了对比,结果表明:该优化方法得到的桁架结构具有优化的拓扑构型和力学特性,杆件布局、尺寸合理,应力均匀。     

基于类桁架连续体的柔性机构拓扑优化设计

以各向异性类桁架连续体为材料模型,以材料在结点位置的密度和主轴方向作为设计变量.结点在指定方向的位移为目标函数,根据有限元分析得到的应力应变场,采用优化准则法优化材料分布形成类桁架连续体.在微机电系统中可直接用各向同性材料,还可通过引入微小间隙使各向同性材料具有方向性.因材料在设计域内是连续分布的,不需要抑制中间密度,避免了其他拓扑优化方法中普遍存在的棋盘格现象、网格依赖性以及局部极值等数值不稳定问题.提供几个算例,并和已有结果进行比较,说明了此方法的有效性.     

厚板转换结构拓扑优化设计

研究了高层建筑厚板转换结构拓扑优化设计问题.建立了以结构拓扑类型为设计变量、以删除体积比为约束条件、以整体结构柔度最小为目标函数的数学优化模型.基于应变能准则,采用渐进结构优化法(ESO方法)删除低应变能的单元,获取能真实反映结构内部最短传力路径优化模型.通过对竖向荷载作用下各种不同布置方式的剪力墙和柱网形式的转换厚板...     

桁架拓扑和尺寸优化的协同演化算法

针对桁架拓扑优化问题提出桁架拓扑和尺寸优化的协同演化算法。先同桁架拓扑和尺寸优化的数学模型,再对协同演化的机理进行说明,给出算法在桁架问题上实现的编码策略,适应值孙数构造等方法,最后,对一个十杆桁架进行拓扑和尺寸协同演化计算,给出计算结果。     

长悬臂桁架受横向集中力的拓扑优化

用解析方法推导拓扑优化最小重量长悬臂桁架.桁架在应力约束下,自由端受横向集中力作用,桁架宽度为常数,它的节长、结点坐标、腹杆和弦杆的角度,以及所有杆的横截面尺寸均为设计变量.分析结果表明,拓扑优化桁架中的各节腹杆的位置和横截面面积相同,中间结点位于每节1/4位置.当结构长度趋于无限长时,腹杆趋于30°,60°,相对45°桁架的体积差别不大,与类桁架连续体的体积差别也很小.     

考虑局部稳定性约束的桁架拓扑优化设计

研究单工况作用下考虑稳定性约束的圆截面桁架拓扑优化问题，以内力为设计变量将问题改写为线性约束下的数学规划；在单纯形法的基础上，提出了一个修正的算法，通过求解这个数学规划，得到了满应力的静定最优解，为了避免不稳定结构拓扑的产生，对优化结果进行了机动性分析。还将结果与不考虑稳定约束的拓扑优化结果作了比较，提供了有价值的启示。大量算例表明，本方法实用、有效，可以很方便地应用于实际工程设计。     

平行弦型钢桁架结构参数的优化设计

腹杆的倾角α是平行弦型钢桁架结构设计的一个重要参数。目前的设计规范规定角α的变化范围为30°≤α≤60°。但在设计中α角究竟取何值才能使设计出的桁架用料最省且造价最低,至今理论上还没有明确的结论。本文对这个问题进行了研究,在考虑了结构的强度及稳定条件的基础上,利用“压杆稳定设计直接法”这一理论工具,建立了优化设计的数学模型,然后用数值方法进行求解,导出了α角最优值的实用计算公式。算例分析证明了本文结论的可靠性,为桁架结构的优化设计提供了理论依据。     

船用起重机吊臂的有限元分析

为准确计算船用起重机吊臂的刚度和强度,在分析其结构原理与典型工况的基础上,采用ANSYS软件在典型工况下对较危险的二节臂进行应力与应变分析。仿真表明：危险截面发生在基本臂与二节臂的连接处,在工况一下的应力、应变最大,最大应力小于材料的许用应力,最大应变也在许可范围内。该方法验证了设计的可行性,为优化吊臂结构提供参考依据。     

汽车起重机副臂结构的有限元分析

应用有限元分析软件ANSYS中的接触对模拟副臂臂节间搭接处的接触问题,建立汽车起重机副臂结构的实体模型,并进行非线性分析计算,得到结构变形和应力分布,验证了结构的刚度和强度能够满足要求.该方法不仅可以应用于汽车起重机副臂结构的设计计算,并可为其他接触问题提供解决方法.     

基于ANSYS的定柱式旋臂起重机的有限元分析

根据定柱式旋臂起重机整体结构特点，建立了面向整机的有限元模型，基于ANSYS软件对该产品进行了静力分析和模态分析．通过分析解决了设计的应力应变求解，优化了设计尺寸，使产品总质量得到了下降．同时，对改进设计，提高起重机疲劳寿命具有一定的指导意义．     

塔机电气系统的故障树分析

采用故障树法对塔机起升机构的电气系统故障"电动机不转"进行了分析,绘制了故障树,且做了定性和定量分析,找出了系统的薄弱环节.     

基于损伤柔度曲率的塔式起重机塔身结构损伤识别研究

塔式起重机自身结构特征及其高空作业的属性导致其属于高危特种设备,极易发生重大伤亡事故,当塔机发生微小损伤时及时发现并检修是规避事故风险的基础和前提。以上海某大学新建项目工地上的QTZ100型塔式起重机为工程背景,将损伤柔度曲率作为损伤指标,通过构建有限元计算模型,分析多种微小损伤情况下结构应力与模态参数变化规律,与振型变化率作为损伤指标的分析结果作对比。研究表明,损伤柔度曲率曲线在损伤处产生了明显突变,可以识别出微小损伤发生的位置及损伤程度,且抗噪性能较好。     

内爬塔吊高空整体迁移技术

在某观光电视塔施工中,采用千斤顶施加水平力的方法对内爬塔吊进行了高空整体平移,解决了内爬塔吊与上部待安装的钢桅杆位置冲突的问题。该施工技术打破了传统的双塔吊施工方式,节省了施工时间,减少了高空作业,降低了施工成本。     

混合动态子结构综合法在塔机动力学分析中的应用

提出了一种基于混合动态子结构综合法的塔机动力学分析模型,结合建筑施工现场的特点,获得塔机系统实测振动周期,判别远距离附着塔机使用的安全可靠性。该方法分别用传递矩阵法和柔度法建立塔身和塔顶系统子结构在起升平面内的振动数学模型。根据子结构结合界面的运动及动力协调条件建立塔机的频率方程,并首次应用于施工现场QTZ5013型塔机的动力学分析和附着装置及塔身的参数识别。结果表明,识别计算值与仪器测试结果接近。对柔性远距离附着塔机,采用引入动载系数对塔机作静力学验算的方法与工程实际存在较大误差。提出对这类塔机应进行附着装置刚度系数现场测试识别,以便及时采取应对措施,防止塔机倒塌事故的发生。     

QY25起重机行星变速箱优化设计

根据产品要求,对起重机起升机构中的行星变速箱进行优化设计,主要对变速箱中的齿轮进行高度变位计算,从而达到减轻整机的重量和体积,合理地确定已有参数,以期达到最佳设计的目的。     

塔机有限元分析结构模型图的参数化生成

针对空间杆系结构塔式起重机的有限元分析输入原始数据量大和检查这些数据的正确性繁杂耗时的问题 ,利用 VB编程 ,将塔式起重机的有限元分析的原始数据可视化 ,以便于结构分析人员检查数据的正确性 .图形平台利用了工程技术人员所熟悉的 Auto CAD平台 ,在图形显示方面 ,利用了 DXF数据接口 ,使图形不经任何转换可以跨平台上显示 .而且图形的生成速度快 ,适合于数据量大且结构复杂的空间杆系结构