Pro／E桥式起重机的变截面主梁设计CAD/CAE(8)
时间:2017-06-06 20:19 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
与剪切强度条件比较，立刻求出： [29] 式中：[τ]——剪切许用应力， ； [σ]——与载荷组合类别相应的基本许用应力， 。 从而，剪切许用应力：Q235：[τ]=92.4Mpa 端面承压许用应力按 3.5 起重机主梁刚度要求 刚度方面：根据起重机设计手册的要求，当满载小车位于跨中工作位置时：由于额定起升载荷和小车自重使主梁在跨中产生的垂直静挠度f 与起重机跨度L的关系[1]，推荐为： 对A5 及A5 级以下的起重机， 对A6 级起重机， 对A7 及A8 级起重机， 故对该研究中的桥式起重机主梁，其垂直静挠度f 28.125mm 4 QD 20/5-22.5A6起重机主梁的有限元分析及变截面优化设计 运用有限元方法对桥架进行有限元分析具有以下优势： 1)通过有限元法可以得出主梁上应力和位移的最大值及其所在位置，也可以查看各个位置任意方向的应力、位移值； 2)有限元法可以对三文实体模型进行有效的分析，为复杂零部件的设计和优化提供了重要的技术手段，减少了设计的盲目性。同时又提高了新产品设计的一次成功率，缩短了产品的开发周期，节省了大量的时间和费用，这对新产品的开发是特别有益的。如果优化前发现主梁受力后的位移或应力值超出了允许范围，则应对主梁结构进行修改，再进行有限元分析，直到应力与位移达到许用范围。从而达到在保证其足够的强度和刚度的前提下节省材料、降低成本的根本目的。 本研究选用的有限元分析软件为HyperWorks，它的主要优势在于：革命性的商业模式、超凡的求解器技术、创新性的设计工作和强大的数据管理技术。 其中，OptiStruct是以有限元法为基础的结构优化设计工具，内部包含一个快速、准确的有限元求解器，使用标准的有限单元类型进行线性静态、模态、屈曲和动力响应分析，并提供多处理器计算机上的并行解决方案[28]。 在OptiStruct中，优化问题的三要素为： 1）目标函数Objective：满足所有约束条件的设计方案就是可行设计方案，优化设计的任务就是对各个可行设计方案进行比较，从而找出最佳方案。而对设计方案进行优劣比较的标准就是目标函数，或称为评价指标/评价函数。例如：质量，应力，位移，惯性矩，频率，屈曲因子，重心等。在本课题的研究中，目标函数是使主梁体积最小。 2）设计变量Design Variables：对于结构优化设计，结构方案是用一组结构参数来表达的。这些参数中，有一些是给定的，成为已知量。有一些是需要在设计过程中确定的，也就是需要设计的，称为设计变量。设计变量就是用来描述结构方案特征的独立变量。在本课题的研究中，设计变量为变截面板厚和鱼腹梁形状变量。 3）设计约束条件Design Constraints：从纯数学的角度讲，存在无约束优化问题；但在工程设计中，任何一个设计都是有条件限制的。这些限制条件在优化设计中称为约束条件。只有满足所有约束条件的设计方案才是可行方案。本研究中，设计约束条件为应力值小于许用应力100Mpa，同时位移值小于最大静挠度28.125mm。 (责任编辑：qin) |