刮板输送机中部槽的强度分析及优化

发布时间：2017-04-11 05:11

  本文关键词：刮板输送机中部槽的强度分析及优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文针对国内外刮板输送机的发展过程及现状,介绍了刮板输送机的基本结构,并分析了目前我国刮板输送机设计中存在的问题。由于中部槽的重量约占刮板输送机总重量的80%,所以对中部槽进行优化就显得尤为重要,本文针对此问题利用参数化尺寸优化的方法,对刮板输送机的中部槽进行了减重分析。 首先本文探讨了优化方法的基本理论和原理,介绍了常见的优化方法并研究了其数学模型,重点阐述了均匀化方法的理论和应用。接着根据国内某煤矿机械生产企业提供的资料利用三维绘图软件Pro/E来进行中部槽的实体造型,然后将模型导入PATRAN中用NASTRAN进行强度分析,得到中部槽的应力云图。根据应力结果筛选最恶劣的工况,延用此时的边界条件及载荷,将模型在NASTRAN中进行拓扑分析,由拓扑的单元密度分布云图可以看出中部槽有很大的优化空间。综合考虑应力分析的结果、加工工艺的可行性、以及降低技术改造的成本三个方面,确定优化区域。然后在ANSYS中定义设计变量、状态变量、目标函数,进行参数建模、尺寸优化。最后对优化后的中部槽进行强度校核,结果表明优化后的中部槽满足原工况要求,应力分布更加均匀合理,减轻了重量,节省了材料。本方法降低了企业的生产成本,并为企业的技术改革提供了参考数据。
【关键词】：结构优化设计 中部槽 拓扑优化 均匀化方法 NASTRAN ANSYS
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TD528.3
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• §1-1 刮板输送机概述8-11
• 1-1-1 常见的刮板输送机基本结构8-9
• 1-1-2 国内、外刮板输送机的发展状况9
• 1-1-3 我国刮板输送机的使用现状9-10
• 1-1-4 刮板输送机优缺点10-11
• §1-2 本课题研究的意义与方法11
• 1-2-1 本课题研究的意义11
• 1-2-2 本课题的研究方法11
• §1-3 本课题的主要研究内容11-14
• 第二章 结构优化理论概述14-29
• §2-1 有限元单元法简介14-17
• 2-1-1 有限单元法的发展概述14
• 2-1-2 有限单元法的基本概念14-15
• 2-1-3 有限单元法的分析过程15-17
• 2-1-4 有限单元法解决实际问题的特点17
• §2-2 结构优化设计17-21
• 2-2-1 结构优化设计的基本概念17-18
• 2-2-2 结构优化设计的数学模型18-20
• 2-2-3 结构优化设计的分类20-21
• §2-3 拓扑理论的概述21-24
• 2-3-1 拓扑的概念21-22
• 2-3-2 拓扑优化的方法与步骤22-23
• 2-3-4 结构拓扑优化的研究进展23
• 2-3-5 连续体结构拓扑优化分类23-24
• §2-4 均匀化方法24-28
• 2-4-1 均匀化方法的概念24-25
• 2-4-2 利用均匀化方法进行拓扑分析的一般过程25-26
• 2-4-3 均匀化方法的应用26-28
• §2-5 参数化尺寸优化方法简介28-29
• 第三章 中部槽的几何实体建模29-35
• §3-1 Pro/Engineer 概述29-31
• 3-1-1 Pro/Engineer 软件介绍29-30
• 3-1-2 Pro/Engineer 软件的主要特征30
• 3-1-3 软件Pro/Engineer 的建模特点30-31
• §3-2 中部槽的实体建模31-35
• 3-2-1 中部槽的构造31-32
• 3-2-2 中部槽造型要点32-33
• 3-2-3 中部槽实体建模过程33-35
• 第四章 中部槽的强度计算35-49
• §4-1 MSC.NASTRAN 和MSC.PATRAN 概述35-39
• 4-1-1 MSC.PATRAN 概述35-36
• 4-1-2 MSC.Patran 的一般使用流程36
• 4-1-3 MSC.NASTRAN 概述36-39
• §4-2 中部槽有限元模型的建立39-46
• 4-2-1 中部槽的有限元模型的建立40
• 4-2-2 中部槽实体模型的网格划分40-41
• 4-2-3 中部槽实体模型的材料属性41
• 4-2-4 实体有限元分析约束和载荷的确定41-46
• §4-3 中部槽的强度计算46-49
• 4-3-1 屈服准则46-47
• 4-3-2 中部槽的强度分析47-49
• 第五章 中部槽的优化49-59
• §5-1 中部槽的拓扑分析49-52
• 5-1-1 推溜工况下拓扑分析49-50
• 5-1-2 拉架工况下拓扑分析50-52
• §5-2 中部槽优化部位的确定52-53
• §5-3 中部槽的尺寸优化53-57
• 5-3-1 ANSYS 的优化功能简介53
• 5-3-2 尺寸优化的一些基本定义53-54
• 5-3-3 ANSYS 优化步骤54-55
• 5-3-4 中部槽的尺寸优化55-57
• §5-4 模型优化结果的强度校核57-59
• 第六章 结论与展望59-61
• 参考文献61-64
• 附录 A64-68
• 附录 B68-72
• 致谢72

【引证文献】

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本文编号：298381