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《基于ansys橋式起重機主梁優(yōu)化設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、基于ANSYS的橋式起重機主梁優(yōu)化設(shè)計工程與技術(shù)基于ＡＮＳＹＳ的橋式起重機主梁優(yōu)化設(shè)計□馮俊蓮(中鐵武橋重工股份有限公司湖北·武漢430052)摘要：針對現(xiàn)行主梁設(shè)計中存在的結(jié)構(gòu)笨重、材料浪費嚴(yán)重的問題，基于ANSYS平臺，構(gòu)造50t-30m橋式起重機桁架主梁模型，應(yīng)用ANSYS對其進行結(jié)構(gòu)和受力分析；以主梁各截面厚度為優(yōu)化變量，以強度和剛度指標(biāo)為約束，應(yīng)用ANSYS提供的優(yōu)化方法，進行以主梁結(jié)構(gòu)輕量化為目標(biāo)的優(yōu)化計算，得到合理的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：橋式起重機桁架主梁ANSYS優(yōu)化中圖分類號：TM文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1007-3973（2008
2、）04-021-02采用有限元單元法和優(yōu)化設(shè)計方法，以50t-30m桁架的形狀（如正方形、三棱柱等）映射到不規(guī)則的區(qū)域（如畸變梁橋式起重機為研究對象，通過計算機仿真分析起重機主的四邊形、底面不是正多邊形的棱柱等）上面，它所收成的梁的強度、剛度和穩(wěn)定性，找出最大應(yīng)力和最大變形處，然網(wǎng)格之間是呈規(guī)則的排列的，分析的精度也很高。但是，它后在此基礎(chǔ)上，完成以結(jié)構(gòu)輕量化為主要目標(biāo)的優(yōu)化計算。要求劃分區(qū)域滿足一定的拓撲條件，否則就不能進行映射１ 主梁結(jié)構(gòu)靜力分析網(wǎng)格劃分。一般情況下，ANSYS程序使用的默認網(wǎng)格控制ANSYS程序中的結(jié)構(gòu)靜力分析是用來計算在
3、固定不可以使用戶的分析模型生成足夠的網(wǎng)格以便于分析。在這變的載荷作用下結(jié)構(gòu)的效應(yīng)，即用于穩(wěn)態(tài)外載引起的系統(tǒng)種情況下，不必指定任何的網(wǎng)格剖分控制。但是，如果用戶或部件的位移、應(yīng)力、應(yīng)變和力。使用網(wǎng)格剖分控制，則必須在對實體模型網(wǎng)格剖分之前設(shè)在本文中，結(jié)構(gòu)靜力分析的目的是找出原結(jié)構(gòu)的最大置網(wǎng)格剖分控制。應(yīng)力和最大變形處，為優(yōu)化設(shè)計作準(zhǔn)備。網(wǎng)格剖分控制容許用戶建立用于實體模型網(wǎng)格剖分的1.1有限元分析模型的建立要素，如單元形狀、中間節(jié)點位置和用于實體模型網(wǎng)格剖分本文研究的50t-30m桁架梁橋式起重機主梁橫截面為的單元尺寸大小。單元網(wǎng)格劃分時要兼顧精度
4、、經(jīng)濟性和計△截面，主弦桿為工字形型鋼，腹桿為角鋼，材料均為普通算容量。一般情況下，單元劃分越細、越接近真實求解區(qū)域，碳素鋼Q235，連接形式為焊接，所有構(gòu)件均采用可承受拉、計算精度就越高，但隨之而來的可能是計算時間、費用和內(nèi)壓、彎、扭的梁單元beam188模擬。存使用量的成倍增加，所以，必須綜合考慮各因素來恰當(dāng)?shù)貐⒄宅F(xiàn)有的起重機系列設(shè)計，對常用的橋式類型起重確定單元的數(shù)目。機，桁架跨中高度h及寬度b可在下列范圍選?。?.3載荷處理h≥（1/12～1/15）L通常將主梁作為簡支梁來研究，左端固定，右端簡支。b≥（1/2～1/2.5）h考慮最危險工
5、況即小車滿載位于主梁中央截面。加載時，還式中，L為桁架跨度。應(yīng)考慮主梁自重、小車起制動產(chǎn)生的水平慣性力、風(fēng)載、作根據(jù)本起重機的跨度30m,確定桁架△截面高度為業(yè)系數(shù)、動載系數(shù)等。載荷可以施加到幾何模型的關(guān)鍵點2m、寬度為1m。結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。上，也可以施加到有限元模型的節(jié)點上。這兩種情況各有各自的優(yōu)點和缺點。分別如下：施加在實體模型上的優(yōu)點是：通過圖形拾取來加載時，因為實體較小，所以施加時比在有限元模型上進行要方便的多；模型載荷獨立于有限元網(wǎng)格，這樣就不必因為網(wǎng)格重新劃分而重新加載。缺點是：不能顯示所有的實體模型載荷；在關(guān)鍵點上的載荷很難施加
6、上去；網(wǎng)格劃分命令生成的單元處于當(dāng)前坐標(biāo)系下面，而節(jié)點使用的是整體笛卡兒坐標(biāo)系。圖１ 主梁整體結(jié)構(gòu)施加在有限元模型上的優(yōu)點是：因為載荷可以直接施1.2網(wǎng)格劃分加在主節(jié)點上，所以在簡化分析時不會有任何問題；可以簡在ANSYS程序當(dāng)中，網(wǎng)格劃分是在幾何模型建立好單地選擇所有所需要的節(jié)點，并直接指定約束條件。了之后、最終進行求解之前完成的，也就是說，它即可以防缺點是：只要劃分的網(wǎng)格有任何問題，需要刪除掉所有在加載之前，也可以防在加載之后。的或者部分的網(wǎng)格單元，重新劃分網(wǎng)格，則用戶必須刪除掉在ANSYS程序當(dāng)中，有限元的網(wǎng)格是由程序自己來原有的載荷并在
7、新收成的網(wǎng)格上面施加載荷；對于使用圖完成的，用戶要做的就是通過給出一些參數(shù)與命令來對程形拾取來加載，特別是在節(jié)點很多時，原來施加在一條線上序?qū)嵭小昂暧^調(diào)控”?？偟膩碚f，ANSYS的網(wǎng)格劃分有兩種。的載荷需要逐個節(jié)點來拾取，原來施加在一個面上的載荷第一種是自由網(wǎng)格劃分，主要用于劃分邊界形狀不規(guī)則的需要逐個單元面來拾取，非常麻煩。區(qū)域，它所生成的網(wǎng)格相互之間是呈不規(guī)則的排列的。常常無論如何，在開始求解之前，一定要保證所有的載荷施對于復(fù)雜形狀的邊界選擇自由網(wǎng)格劃分。它的缺點是分析加在有限元模型上，只有這樣，求解器才可以進行求解。精度往往不夠高。第二種是
8、映射網(wǎng)格劃分，該方法是將規(guī)則科協(xié)論壇?２００８ 年第4期（下）21工程與技術(shù)1.4求解表1優(yōu)化設(shè)計參數(shù)對主梁結(jié)構(gòu)進行靜力分析，目的是找出
