基于APDL的汽车起重机伸缩臂参数化分析

应用ANSYS软件提供的APDL语言对汽车起重机进行参数化建模和受力分析。通过改变模型参数实现对具有相同截面形式伸缩臂的系列化,并根据不同工况下臂架的受力情况分析出几种因素对臂架的影响。通过对比同一工况下不同截面形式吊臂的强度和刚度,找到最有利的伸缩臂截面形状,实现臂架的优化。     

起重机伸缩臂截面拓扑优化

将拓扑优化应用在起重机臂架截面结构设计中,可以解决起重机伸缩臂结构的最优分布问题,从而提高起重机伸缩臂的力学性能,减轻臂架自重.分析拓扑优化中材料变密度法及其相关参数对拓扑优化结果的影响,采用结构力学中的拓扑优化方法建立了伸缩吊臂的拓扑优化数学模型.利用HyperMesh软件建立起重机臂架的有限元模型,并用OptiStruct软件进行优化分析,获得了最优的臂架截面拓扑图.优化结果表明数学模型是合理的,拓扑优化应用在起重机臂架截面设计中是有效的.     

汽车起重机箱形伸缩吊臂最优设计

以吊臂自重为目标函数，以基本臂截面尺寸为设计变量，以吊臂的端部位移、局部稳定性、整体稳定性及设计变量初始给定域为约束条件，建立了吊臂的优化设计数学模型；应用复合形算法对ＱＹ１２Ａ型起重机吊臂进行了优化计算，其自重大幅度下降，强度得到极大发挥     

高空作业车伸缩臂臂架截面优化

介绍了伸缩臂臂架截面的发展过程以及未来趋势,对伸缩臂臂架截面的研究提出了有效方法。运用ansys自带的优化功能,对起重机伸缩臂U臂架进行了简化建模以及优化分析。针对起重机伸缩臂臂架过重,制约了起重机伸缩臂起升高度的发展,利用ansys仿真软件,对起重机伸缩臂臂架进行仿真分析。在满足状态量刚度和应力的条件下,降低了起重机伸缩臂臂架自重,以此提高起重机整体性能。结果表明,这种优化方法,很大程度上减轻了伸缩臂臂架的自重,提高了起重机伸缩臂臂架的起升高度和起重机整体稳定性性能。     

伸缩式箱形起重吊臂的有限元计算和优化设计

伸缩式箱形起重吊臂是起重机械常用吊臂结构形式。使用两支相互平行的箱型截面吊臂刚性连接构成伸缩式箱形起重吊臂,并应用于水电站清污机械设计。分析了伸缩式箱型起重臂的结构特点,应用有限元方法对吊臂结构的强度、剐度和稳定性进行了计算和优化设计。对常规设计结果进行了校核和修正。     

塔式起重机臂架腹杆布局及尺寸优化设计

为实现塔式起重机臂架布局和尺寸的优化,提出了桁架结构拓扑及尺寸两阶段优化设计方法.第一阶段先建立臂架的周期性板梁拓扑优化模型,使用周期性SKO方法对腹板进行连续体拓扑优化,得到优化的腹板拓扑构型,并通过提取主应力路径将优化的腹板拓扑结构转化为离散的腹杆布局;第二阶段以臂架腹杆截面半径为设计变量,臂架柔度为目标函数,材料体积为约束条件建立优化模型,基于Lagrange乘子法和库恩塔克条件推导腹杆截面尺寸优化迭代准则,基于欧拉公式推导了腹杆稳定性约束条件以保证尺寸优化过程中臂架稳定性.数值分析结果表明,该优化方法能有效地减轻臂架结构质量,提高臂架的刚度,减少变形并降低结构应力水平.     

基于MSC.Nastran正面吊运车吊臂有限元建模与分析

吊臂是由基本臂和伸缩臂组成的正面吊运车的关键部件。文章用Pro/Engineering进行几何建模;采用滑移面MPC多点约束技术建立了吊臂结构的Patran有限元分析模型,考虑4种典型位置和4种载荷共16种组合工况以及吊具和集装箱的动载系数、臂架自身的冲击系数等,用Nastran求解器进行了有限元分析,得到了基本臂和伸缩臂的应力与位移变形云图、应力集中处的应力,基本臂回转支座与车架铰接处、俯仰油缸与臂架铰接处的约束反力,以及俯仰油缸与伸缩油缸的受力,在满足相应国标的情况下获得了最优设计。     

CWGD250型擦窗机吊臂的优化设计与结构分析

目的分析CWGD250型擦窗机吊臂结构自重及稳定性,提出拉索式吊臂结构解决臂架过重以及臂身稳定性不够的问题.方法运用现代三维设计软件对比分析了擦窗机传统吊臂与拉索式吊臂的两种结构模型,并将模型导入到有限元计算软件中.选取擦窗机特定工况,考虑动载系数及风载荷对擦窗机的影响,计算分析拉索式吊臂结构和传统结构的静力学性能.结果在考虑动载系数及风载荷工况下,计算结果中拉索式吊臂的最大挠度为61.59 mm,传统结构的最大挠度为177.11 mm,两种形式的最大挠度均出现在前端与旋转吊臂相连接的位置.拉索式吊臂的最大应力为273.08 M Pa,出现在前部拉索的中间段;而传统结构的最大应力为303.41 M Pa,集中作用在吊臂的回转支撑连接处;对比得到传统吊臂的自重310 kg是拉索式吊臂280 kg的1.1倍.结论擦窗机拉索式吊臂结构在提升臂架强度及稳定性的情况下,降低了整机的自重,经验证拉索式结构在擦窗机吊臂应用中具备可行性,为优化擦窗机的设计提供了参考.     

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。     

计及支座柔性的双拉杆起重臂平面外稳定性

针对双拉杆起重臂的平面外稳定性分析问题,提出了一种解析方法.该方法考虑拉杆固支点侧向柔性对臂架稳定性的影响,引入无量纲侧向刚度系数表征固支点对臂架牵索的侧向约束,由临界状态臂架变形微分方程导出臂架平面外失稳特征方程及其临界力,解析结果与ANSYS数值结果完全吻合.文中还进一步探讨了在固支点侧向刚度两种极限情况下以及双拉杆起重臂向单拉杆退化时失稳特征方程的表达形式,分析了固支点侧向刚度对臂架稳定性的影响.结果表明,适度增大吊臂固支点侧向刚度可显著提高起重臂的稳定承载能力,但刚度增大到一定程度时,固支点侧向刚度对臂架稳定性的影响趋于平稳.     

基于微型多目标遗传算法的布料机臂架结构优化

针对目前用于散料输送的大跨度布料机布料臂架结构重大、设计冗余度严重过剩等问题,采用一种微型多目标遗传算法对布料臂架主梁结构尺寸进行多目标优化.以各节臂架主梁的截面尺寸为优化变量,以增强臂架刚度和轻量化为优化目标,结合微型多目标遗传算法和参数化有限元建模技术,建立了布料臂架的优化设计模型.此方法既能高效率地解决增强臂架刚度和臂架减重等优化问题,又能仅通过一次计算就提供多组方案以满足对布料机性能控制的不同需要.该优化结果已用于该系列布料机的定型设计.     

履带起重机臂架结构可靠性分析

为了预测履带起重机臂架结构的可靠度,将履带起重机臂架的几何尺寸、材料特性参数和作用载荷视为随机变量,建立了以臂架强度、刚度、整体稳定性和压弯杆件稳定性为失效模式的可靠性分析模型,利用响应面法将各隐式功能函数转化为显式表达式,再结合验算点法求得各功能函数的可靠性指标。对现有某型号履带起重机臂架主臂工况进行了可靠性分析。研究结果表明:臂架可靠度随载荷增大而减小,呈非线性变化趋势;相对而言,短臂工况时压弯杆件的稳定性和臂架强度的可靠度较低,臂架倾向于发生压弯杆件失稳和臂架强度失效;长臂工况时臂架整体稳定性的可靠度较低,易发生整体屈曲失效。该研究为臂架的安全程度度量提供了一种基于可靠度的概率评价方法,也为其他大型复杂工程机械产品的可靠性分析与设计提供参考。     

基于APDL的全地面起重机臂架分析

大吨位全地面起重机由于其吊载大、结构复杂,对臂架的结构强度稳定性有很高的要求,因此对臂架结构的计算成为设计的关键。一般的有限元计算方法将主臂简化为beam单元进行分析,这种方法计算简单,建模效率高,但只能对臂架整体应力分布进行分析。采用shell单元对主臂进行建模分析,分析精确,但建模复杂,分析效率低。利用APDL开发基于MATLAB的臂架各工况批量分析程序,可针对不同工况的臂架进行建模组装,提高了计算的效率。     

资讯·瞭望

关注中国科技新脚印全球最长混凝土臂架泵车在长沙下线臂架展开高度达101米的混凝土臂架泵车在长沙成功下线,获得"全球最长混凝土臂架泵车"等多项吉尼斯世界纪录认证。这是中联重科与其并购的意大利CIFA公司共同打造的新一代复合技术产品,创造了泵车设计史上的又一奇迹。该泵车的碳纤维臂架结构7节臂技术,使泵车臂架重量减轻     

折臂式举高消防车臂架系统振动特性研究

举高消防车臂架系统多采用折叠臂形式,控制其末端平台工作过程中的动响应是提高举高消防车使用性能的重要途径,而臂架系统弯曲振动方程求解是研究此类问题的基础.为此,以百米级折臂式举高消防车臂架系统为研究对象,基于哈密顿原理推导了各节臂架的弯曲振动方程,并求解出了一号臂架和二号臂架前三阶振型函数挠度曲线及对应固有频率.通过实例在Simulink环境下模拟一号臂架和二号臂架在已知二号臂架仰角变化条件下的末端动挠度响应特性曲线,为大高度折臂式举高消防车末端平台振动抑制提供了理论准备.     

塔式起重机双拉杆变截面臂架计算

本文将塔式起重机变截面水平臂架视为超静定连续梁,建立含有Heaviside函数的弹性支承变截面连续梁变形微分方程,借助力矩平衡方程,编制程序,求解出臂架拉杆力,从而确定变截面臂架任意截面的内力和变形。     

混凝土泵车臂架系统的PD控制

基于多体动力学理论对混凝土泵车的各节臂杆的运动和液压缸的运动分别进行分析,运用拉格朗日方程建立臂架系统的多体动力学方程.把PD控制率应用于泵车各节臂杆的驱动力矩,使泵车各节臂杆按照期望转动角度运动,构建了臂架系统的控制模型.结合臂架系统的多体动力学方程建立泵车臂架系统的动力学方程并数值求解,对泵车各臂杆的转动角度以及臂架末端的运动轨迹的计算值与期望值进行了分析.证明了采用该方法建立混凝土泵车臂架的运动方程,可以准确地描述泵车的各项动力学特性.     

汽车起重机箱形伸缩臂的模糊优化设计

本文对汽车起重机箱形伸缩臂的截面尺寸进行了模糊优化设计,使其在满足各种强度、刚度、稳定和尺寸约束条件下,伸缩臂的重量最轻。考虑了影响设计的模糊因素和约束条件的模糊性;建立了非对称模糊优化模型;采用最优水平截集法求解,并用二级模糊综合评判确定最优水平值;编制了相应的通用微机程序。对某厂QY20A-81型汽车起重机箱形同步伸缩臂的优化结果表明,效果比较显著,其重量比原设计降低11%以上。     

混合臂式高空作业车变幅系统动态建模与分析

针对混合臂式高空作业车变幅系统液压油缸驱动力难以显式计算的问题,借助拉格朗日方程和解析几何法对混合臂高空作业车臂架系统建立运动微分方程,得到臂架角位移、油缸行程与油缸受力随时间变化的动力学关系,在此基础上推导油缸油压、流量随时间变化的关系。给出臂架运动条件,基于最小二乘原理,运用MATLAB编程进行数值求解,得到油缸受力、油压及流量的时间历程曲线并对结果进行分析和验证。结果表明,模拟运动下油缸b1、b2、s1所受作用力较大,油缸设计时须优先对其进行强度分析;油缸b1、b2、s1油压变化也较大,油缸设计时须对其进行动强度分析;各油缸流量变化不大,可考虑使用定量泵节流调速系统。以上研究为混合臂式高空作业车臂架系统的设计及油缸选型等提供了参考依据。     

混凝土泵车臂架实验台数值仿真和振动特性

针对泵车臂架末端运动轨迹确定和动力学求解困难的问题,建立泵车臂架实验台刚体模型;采用模态缩减技术对臂架柔性化,建立臂架系统的多柔体模型,然后利用虚拟弹簧阻尼法建立四节臂液压驱动油缸的等效模型,研究臂架系统臂、连杆、铰之间的运动学、动力学规律,对比分析臂架系统刚体模型、柔体模型和加液压油缸等效柔体模型的末端位移、液压缸运动受力以及整体臂架系统的第一阶固有频率。研究结果表明:臂架柔体模型运动停止后存在振动衰减的过程,其末端位移量比刚体模型增大数倍,柔性体液压缸关键部位的受力比刚体模型也大幅增加,第一节臂对整体末端振动位移的贡献最大,液压油缸的等效分析对固有频率值的影响较大。最后通过臂架实验台验证了建模和分析方法的正确性,为臂架系统低频振动抑制、轨迹规划和疲劳分析提供参考。