大型堆取料机中柱结构优化

发布时间：2017-06-14 06:00

  本文关键词：大型堆取料机中柱结构优化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：堆取料机是目前应用最为广泛的散料装卸设备,其中圆形料场堆取料机凭借其结构紧凑、自动化程度高、生产效率高、工艺先进等特点,在水泥、煤炭、钢铁、电力等行业得到了广泛的应用。圆形料场堆取料机整机主是由堆料设备、取料设备和中柱三大核心部件组成的,其中,中柱是将堆料机和取料机连接成整体的关键部件,起到主要的支撑作用。然而在实际产品中普遍存在中柱结构笨重的问题,使得材料性能不能充分发挥,造成材料的浪费。因此,研究用于堆取料机中柱的结构优化方法,对于减轻中柱结构自重,提高堆取料机的性能具有重要意义。 针对中柱设计中存在的诸多问题,以顶堆侧取堆取料机的核心部件中柱为研究对象,研究复杂受力条件下中柱的结构优化方法。对中柱进行合理简化并进行理论计算,确定各工况中柱受力；应用经典的有限元分析软件ANSYS,基于参数化思想以及APDL语言编制简化后中柱模型的结构优化程序；对中柱各个工况进行强度、刚度、稳定性分析以获得危险工况作为优化分析的基础；进而选取中柱钢结构主要尺寸作为设计变量,以中柱强度、刚度、稳定性要求为约束变量,将中柱结构总重量最小作为优化目标,使用软件自带优化设计模块中零阶优化算法对中柱模型进行尺寸优化；同时为探究合适的加劲肋形状,建立了加劲肋的优化模型,以减少初始模型体积的70%作为优化目标,对模型进行拓扑优化；对优化后数据进行圆整,并进行验证,以获取最佳的中柱结构。 采用APDL语言,编写了中柱优化设计的程序,得到了较为理想的优化结果。通过验证,在确保结构刚度、强度、稳定性的条件下,降低了结构自重,优化了中柱截面尺寸以及加劲肋位置,同时获得了合适的加劲肋形状,使得优化后中柱主体钢结构总重减小约23.5%。而且该方法通用性好、程序简单易于设计人员掌握,能够为以后堆取料机中柱的设计提供参考。
【关键词】：堆取料机 有限元分析 尺寸优化 拓扑优化
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH24
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 堆取料机简介9-10
• 1.2 堆取料机研究现状10-12
• 1.3 课题的研究背景及选题意义12-13
• 1.4 课题的主要研究内容13-15
• 2 堆取料机简化模型分析15-30
• 2.1 堆取料机结构简介15-17
• 2.1.1 堆取料机结构组成15-16
• 2.1.2 堆取料机技术参数16-17
• 2.2 堆取料机受力分析17-24
• 2.2.1 基本载荷计算17-19
• 2.2.2 附加载荷19
• 2.2.3 特殊载荷计算19
• 2.2.4 平衡重计算19-20
• 2.2.5 门架受力分析20-22
• 2.2.6 中柱受力分析22-24
• 2.3 中柱刚度、强度、稳定性计算24-29
• 2.3.1 中柱刚度计算24-26
• 2.3.2 中柱强度计算26-27
• 2.3.3 中柱稳定性计算27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 中柱初步有限元分析30-42
• 3.1 基于APDL的中柱有限元建模30-33
• 3.1.1 参数化建模30-31
• 3.1.2 APDL程序举例31-33
• 3.2 有限元计算工况选取33-35
• 3.3 中柱有限元分析35-41
• 3.3.1 中柱静力学分析36-38
• 3.3.2 中柱屈曲稳定性分析38-41
• 3.4 本章小结41-42
• 4 基于ANSYS的中柱结构优化42-56
• 4.1 中柱尺寸优化研究44-50
• 4.1.1 基于ANSYS的尺寸优化44-45
• 4.1.2 设计变量45-46
• 4.1.3 约束变量46
• 4.1.4 目标函数46-47
• 4.1.5 优化方法选取47
• 4.1.6 中柱尺寸优化结果47-50
• 4.2 加劲肋拓扑优化研究50-54
• 4.2.1 基于ANSYS的拓扑优化51-52
• 4.2.2 拓扑优化结果52-54
• 4.3 中柱优化结果分析54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 5 总结与展望56-57
• 参考文献57-59
• 致谢59-60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 赵满平;张庆民;;基于遗传算法的斗轮堆取料机变幅机构的优化设计[J];中国工程机械学报;2009年01期

2 黄文怡;梁波;代洪庆;户春影;;风力发电机塔筒的强度、稳定性及动力学分析[J];黑龙江八一农垦大学学报;2010年03期

3 冯桢;于涛;曾齐福;;拓扑优化方法在产品设计中的应用探索[J];机械设计与制造;2007年03期

4 戴忠鑫;堆取料机在水泥工业中的应用[J];水泥技术;2001年06期

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本文编号：448628