门式起重机主梁结构优化

《门式起重机主梁结构优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、门式起重机主梁结构优化门式起重机主梁结构优化韩成龙，綦耀光，徐晓东’’!（/-中国石油大学，山东东营*0.+6/；*-上海理工大学，上海*+++,1）!!!!摘要"!通过对门式起重机主梁的受力分析#以优化理论为基础#建立了适当的优化模型$以主梁重量最轻为优化的设计目标#以主梁的截面尺寸为设计变量#在满足强度%刚度%稳定性以及工艺要求的前提下#列出约束方程#应用结构优化设计方法求解出主梁截面尺寸的最优解$!关键词"!门式起重机&金属结构&结构优化&有限元!中图分类号"5)*/1-0!!!!文献标识码"3!!!!文章编号"/++/70089*++,+.7++4/7+1#$D%’E$%E’

2、*+&6%(2(M*%(&)&"7’*)%’4$’*)#37(’.#’)&@$;A>?7CG>?#b%ZBG7?RB>?#9:9?本文借助&@!Z!有限元分析软件对门式起重机金属结构主要构件主梁进行优化设计#以期减少主梁的自重$8门式起重机模型的参数化如图/所示#双悬臂门式起重机主要由主梁%端梁%栏杆%上横梁%刚支腿%柔支腿%下横梁%电气房%小车轨道%电气设备%小车%移动司机室%大车运行机构等构件组成$利用参数化设计思想#根据模型的几何结构抽象出描述模型的特征参图简化后的起重机模型简图9!数#并对模型在不影响精度的情况下进行适当简化$经过简化的门式起重机模型如图所示#主

3、要表8模型参数*包括主梁%端梁%上横梁%刚支腿%柔支腿%下横总长主梁下翼缘板厚度EF*梁%连接梁等构件#省去了电气设备%小车%移动E左悬臂长度F主梁主腹板厚度/1E右悬臂长度F主梁副腹板厚度司机室%大车运行机构等构件$*8A主梁离地面高度G主梁腹板高度F/主梁上翼缘板厚度B主梁腹板间隔为了有效地表达门式起重机金属结构的几何要素#合理选择尺寸参数是关键$表/为门式起重机有限元模型的主要几何参数#图1为门式起重机结构示意图$!收稿日期"!""#$"%$!%图双悬臂门式起重机!通讯地址"韩成龙，山东东营中国石油大学（华东）机电8!研+6E**++,-+.!上半月刊"#’!为了提高箱形双主梁

4、门式起重机结构的计算精截面参数$度#采用弹性壳体单元!)#’’61建立模型#其结!*"选择总体积为目标函数$目标函数的定义构模型如图*所示$注意在模型建立过程中#要记如下(清建立模型的步骤和坐标移动的距离#模型的修改=DGFIF!"EIBFIFE!"!/"18/*是通过改变参数来实现的$其中+++单根主梁材料的体积)!=E+++主梁的总长度$!1"约束条件$&’!*"’=B‘)’&’!1"!=B‘)!B/!"G*18其中!’=B‘+++主梁最大应力)!=B‘+++主梁最大变形$:创建分析文件完成参数化建模后#开始加载求解#主要载荷有移动载荷%自重载荷和制动载荷$在编写&"N’分析文件

5、时#设计变量一定要写到第一个*KA.命令之前#这样在设置优化计算总体控制dd选项时#可以设置分析文件优化时从第一个*dKAd.命令开始读取#使优化变量不会在迭代过程中被覆盖$接着进入通用性处理器#提取分析图门式起重机结构示意图结果#定义状态变量和目标函数变量$在这一步:中经常需要利用&"N’访问&@!Z!数据库#提取模型或计算结果信息#并根据提取的信息定义9优化数学模型状态变量和目标函数$问题描述根据主梁的加载情况#并结合力学分析可以判9;8考虑自重载荷%起升载荷%起升冲击效应和小断出主梁最大应力和最大变形的位置大约在主梁的&/#*’车制动效应的常见工况#使起重机金属结构在中间$所以

6、可以分别提取主梁中间点的应力和变形满足以下个条件下达到最小重量(作为主梁的最大应力和最大变形$1!"最大应力不超过许用应力)将建模部分%加载求解部分%状态变量以及目/!"梁的变形不超过许用变形)标函数提取和定义部分的命令流汇总起来存储成一*!"考虑门式起重机整体稳定性条件#应使主个完整的分析文件#并假设生成的分析文件名为1梁宽高比大于*$FKB>ALAB=GdJ-=BF#建议采用J‘J%MBJ或=BF等/1起重机金属结构的材料为#其屈服极限习惯的扩展名$b*10为*10P"B#结构强度安全系数2D/-0#得到许用<执行优化过程应力&’’D/06-.P"B$主梁跨中许用挠度&!’确定为

7、跨度的*#由于跨度是#因此得到执行优化过程主要包括指定分析文件%声明优/4++0+=&’$化变量%状态变量和目标函数#选择优化工具或优!D6*==9;9优化数学模型化方法等$!/"优化变量为如图1所示的门式起重机主梁!/"指定分析文件$#(*++,-+.!上半月刊"!分析文件为FKB>ALAB=GJ-=BF#d!*"声明优化变量$状态变量和目标函数#优化变量为如图1所示的门式起重机主梁截面参数%可以根据实际情况和经验指定优化变量的上下限如表*所示#表9优化