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.     

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。     

浅析门座式起重机臂架系统的优化设计

本文首先介绍了传统的门座式起重机臂架系统的设计方法,并在此基础上分别从优化目标函数的建立、优化设计约束条件以及所应用到的优化软件等方面详细阐述了门座式起重机臂架系统优化设计的方案。     

门座起重机臂架系统对重平衡运动学分析

本文以门座起重机臂架变幅机构为刚性体,建立其数学系统模型,运用分析软件对其对重平衡和组合臂架重心以及整个变幅机构重心进行运动学计算和数据归纳,准确总结出变幅机构变幅过程中变幅系统对重平衡等各重心位移变化情况,为门座起重机变幅系统平衡性能和吊点货物移动的稳定的优化设计提供数学模型基础.     

塔式起重机臂架系统有限元参数化设计

为解决塔式起重机臂架传统的设计方法的任务比较繁重的问题,利用Visual Basic6.0语言对ANSYS进行二次开发,形成一套专门针对塔式起重机起重臂的参数化设计系统,可以通过该系统的人机界面对话对目标塔式起重机的起重臂进行必要参数的输入,完成起重臂的初始参数设计.该系统解决了有限元软件操作复杂性的问题并满足具体专业的需求,简化了设计工作.     

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.     

大型履带起重机臂架的静强度分析

本文用有限元法对大型履带起重机的工作臂架进行了强度分析,得出了臂架在各工况的受力状况和应力分布,找出了臂架杆内应力随外载荷而变化的规律和结构设计特点。为消化引进技术,提高我国履带起重机设计水平和合理使用提供了科学依据。     

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。     

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APDL的汽车起重机伸缩臂参数化设计

针对汽车起重机伸缩臂设计过程中随着臂长和起重量的变化设计繁琐的缺点,采用有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言(APDL语言),开发出中文设计软件界面。对设计计算过程参数化,使得设计人员在不必深入学习ANSYS软件全英文界面的基础上,方便快捷的完成汽车起重机伸缩臂设计,最后以一实例验证了软件的可行性。     

塔机水平臂主载荷下线性和非线性变形与内力

对塔机双吊点水平动臂在主载荷下的线性和非线形变形，拟建立其通用的变形方程组，以便对其变形和内力进行普遍的计算，吊重和自重为主要载荷，对设计计算有重要意义．     

超大伸缩比机械臂结构设计及其刚度优化方法

定期清理灰库内壁板结干灰已成为保障火电厂机组安全运营的重要措施。针对现有灰库清理机器人普遍存在的清理区间局限、整机刚度不足等突出问题,通过引入基于绳排的同步伸缩驱动机构,融合轻量化高刚度的多节箱式臂体及柔性周向回转关节,创新设计出一款基于超大伸缩比机械臂的灰库全域面清理机器人。在此基础上,通过深入力学分析建立伸缩臂力学模型并提出刚度条件。利用迭代法对伸缩臂截面参数进行优化,获得不同情况下最优截面参数。仿真实验表明经刚度优化后的伸缩臂整体刚度良好,满足灰库清理机器人长期作业要求。     

基于Pro/E的混凝土泵车臂架系统的优化设计

利用Pro/E软件对臂架系统进行实体建模、有限元分析和优化设计等的一体化分析,在满足高强度和质量轻的前提下,运用灵敏度分析法,选取若干个设计变量,以臂架结构质量最轻为目标函数,对臂架结构进行了优化。运用一体化分析和灵敏度筛选设计变量,提高了运算的准确性,减少了泵车臂架设计人员的工作量和计算误差。     

粒子群优化模糊PID的塔式起重机定位和防摆研究

针对塔式起重机控制系统是一个大时滞性、时变及非线性的控制系统,无法建立准确数学模型,难以进行精确控制的问题,设计了模糊PID控制器,通过模糊推理对PID的参数进行在线调整,但由于专家经验具有局限性、盲目性以及模糊控制内不确定因子过多,导致控制性能较差.因此,本文采用粒子群算法对量化因子和比例因子先在离线状态下进行迭代优...     

基于VC和MATLAB的单梁起重机主梁优化设计

针对单梁起重机桥架结构的主梁设计中,一般方法设计过程繁琐且设计出的主梁自重较大的问题,在参数化设计的基础上提出一种运用MATLAB软件的优化设计方法。该方法将VC与MAT-LAB集成为一体,实现了从参数化设计到利用MATLAB优化工具箱进行优化。这种方法省去了自行编写优化程序,节约时间,大大提高了设计效率,同时对同类起重机的设计具有重大意义。     

风电塔筒爬壁机器人电机基座优化设计

为解决应用于风电塔筒壁面检测的爬壁机器人电机基座轻量化的问题,提出了一种将动力学仿真与优化设计相结合的方法。通过ADAMS进行动力学建模仿真,得到电机基座的动态载荷并将其作为优化设计的边界条件;通过ANSYS Workbench将拓扑优化、尺寸优化相结合的方式进行优化设计,拓扑优化确定了优化区域。结合参数敏感性分析和响应面法的尺寸优化确定了满足电机基座轻量化目标的最优解。