考虑承载整体性的双柱式预紧组合结构优化方法及其应用

发布时间：2017-09-03 15:15

  本文关键词：考虑承载整体性的双柱式预紧组合结构优化方法及其应用

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【摘要】：双柱式预紧组合结构作为典型的梁柱式组合结构被广泛应用于大型液压机等重载装备的承载机身结构中。预紧组合结构组成部件的结合面开缝现象往往影响结构的承载整体性。传统的结构优化方法往往难以保证组合结构的承载整体性,影响优化结果的可靠性。针对此问题,论文提出考虑承载整体性的预紧组合结构优化方法,通过对组成部件结合面的开缝过程进行分析,确定了双柱式预紧组合结构本体结构参数与载荷变化情况对结合面弯曲性开缝的影响关系,建立了考虑横梁立柱弯曲变形的临界开缝预紧载荷计算模型。采用Kriging-NSGA-Ⅱ算法实现了保证承载整体性的预紧组合结构优化,应用于锻压机三梁双柱式预紧组合机身下横梁的结构优化中,在实现结构轻量化与结构强度性能提高的同时,保证了结合面的承载整体性。通过对优化结果的对比分析验证了方法的有效性,为锻压机等重载装备预紧组合结构组成部件的优化设计提供了参考。第一章概述了预紧组合结构的主要结构形式,综述了重载装备预紧组合结构承载整体性与结构优化设计的国内外研究现状,并给出了论文的研究内容与组织框架。第二章以锻压机三梁双柱式预紧组合机身为具体研究对象,分析了双柱式预紧组合结构的开缝过程,确定了本体结构参数与载荷变化情况对结合面弯曲性开缝的影响关系。第三章分析了双柱式预紧组合结构临界开缝状态的承载变形情况,以开缝预紧阈值作为临界开缝状态下预紧载荷的表征参量,构建了开缝预紧阈值的计算方程,求解了双柱式预紧组合结构中心载荷作用下的开缝预紧阈值,并利用数值模拟方法对计算结果进行了验证,为预紧载荷的选取提供了更加准确合理的参考。第四章通过施加以开缝预紧阈值为参考的预紧载荷,保证了预紧组合结构的承载整体性,提出了考虑承载整体性的预紧组合结构优化方法,完成了基于拉丁超立方的优化变量采样,构建了优化变量与优化目标的Kriging近似模型,设计了基于Kriging-NSGA-Ⅱ的考虑承载整体性的双柱式预紧组合结构优化流程。第五章将考虑承载整体性约束的预紧组合结构优化方法应用于锻压机三梁双柱式预紧组合机身结构下横梁的结构优化中,建立了锻压机预紧组合机身结构的参数化模型,结合锻压机预紧组合机身具体结构参数进行了极限载荷下的开缝预紧阈值求解,确定了以开缝预紧阈值为参考的预紧载荷,保证结构的承载整体性,完成了锻压机预紧组合机身下横梁的结构优化,最后通过对优化结果进行对比分析验证了优化结果的可靠性与有效性。第六章总结了论文的研究成果与存在的不足之处,并对今后的研究工作进行了展望。
【关键词】：双柱式预紧组合结构 承载整体性 弯曲性开缝 结构优化 开缝预紧阈值
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG315
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 引言12-13
• 1.2 重载装备预紧组合结构设计的国内外研究现状13-21
• 1.2.1 预紧组合结构概述13-15
• 1.2.2 预紧组合结构承载整体性研究现状15-18
• 1.2.3 预紧组合结构优化设计研究现状18-21
• 1.3 本文的研究内容与组织框架21-23
• 1.4 本章小结23-24
• 第2章 双柱式预紧组合结构承载整体性影响因素分析24-34
• 2.1 引言24
• 2.2 双柱式预紧组合结构承载整体性的参数表征24-26
• 2.3 预紧组合结构本体结构参数对承载整体性的影响分析26-32
• 2.3.1 横梁与立柱的抗弯刚度对承载整体性的影响分析27-29
• 2.3.2 立柱与拉杆的拉压刚度对承载整体性的影响分析29-30
• 2.3.3 拉杆组的偏置距离对承载整体性的影响分析30-32
• 2.4 载荷变化对承载整体性的影响分析32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 考虑弯曲变形的双柱式预紧组合结构开缝预紧阈值求解34-51
• 3.1 引言34-35
• 3.2 融合载荷平衡与变形协调的开缝预紧阈值求解方程构建35-41
• 3.2.1 双柱式预紧组合结构临界开缝状态下的预紧载荷表征35-36
• 3.2.2 综合载荷平衡与变形协调条件的开缝预紧阈值求解方程建立36-41
• 3.3 基于积分法与载荷叠加法的开缝预紧阈值计算41-48
• 3.3.1 基于积分法的下横梁挠度与转角方程求解42-45
• 3.3.2 基于载荷叠加的上横梁转角方程求解45-47
• 3.3.3 临界开缝状态下预紧载荷的联合求解47-48
• 3.4 双柱式预紧组合结构开缝预紧阈值计算结果分析与验证48-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第4章 考虑承载整体性约束的预紧组合结构关键部件优化方法51-61
• 4.1 引言51-52
• 4.2 预紧组合结构承载整体性对仿真优化的影响分析52-53
• 4.3 考虑承载整体性约束的预紧组合结构优化模型构建53-56
• 4.4 预紧组合结构优化目标的代理模型构建56-59
• 4.4.1 预紧组合结构优化变量采样点集获取56-57
• 4.4.2 基于Kriging的预紧组合结构优化目标近似模型构建57-59
• 4.5 考虑承载整体性约束的预紧组合结构优化求解59-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第5章 锻压机双柱式预紧组合机身关键部件结构优化实例61-76
• 5.1 引言61
• 5.2 锻压机预紧组合机身参数化建模与结构静动态预分析61-69
• 5.2.1 基于参数驱动的锻压机预紧组合机身模型构建61-62
• 5.2.2 施加开缝预紧阈值的预紧组合机身静力学预分析62-66
• 5.2.3 施加开缝预紧阈值的预紧组合机身模态预分析66-67
• 5.2.4 综合静动态预分析与质量分析的优化部件选取67-69
• 5.3 锻压机机身关键部件结构优化目标代理模型构建69-71
• 5.4 锻压机机身关键部件结构优化求解与优化结果分析71-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第6章 总结与展望76-79
• 6.1 全文总结76-77
• 6.2 工作展望77-79
• 参考文献79-84
• 作者简介84
• 攻读硕士学位期间S眉拥目蒲邢钅，
  
  本文编号：785753
  suoshi