基于ansys的举升装置货物托架结构优化

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1、基于ANSYS的举升装置货物托架结构优化张雨佳张凯彭超陆军军事交通学院摘要：本文以某举升装置货物托架为研宂对象，棊于ANSYS软件对其进行丫优化设计。通过建立优化设计模型，仿真分析了结构参数对托架体积的影响，优化出货物托架的最佳结构参数。仿真结果表明:优化后的货物托架在体积和强度方面均得到了改善，为货物托架的结构设计奠定了基础。关键词：货物托架;ANSYS;结构优化;TheStructuralOptimizationofCargoBracketBasedonANSYSAbstract：Thecargobracketofaliftingdeviceistaken

2、astheresearchobject,andoptimizedbasedontheANSYSsoftware.Throughtheestablishmentofoptimizationdesignmodel,theinfluenceofstructuralparametersonthevolumeofthebracketisanalyzed，andthebeststructuralparametersofthecargobracketissimulated.Thesimulationresultsshowthattheoptimizedcargobracke

3、tisimprovedintermsofvolumeandstrength，whichlaysafoundationforthestructuraldesignofthecargobracket.Keyword：cargobracket;八NSYS;Structureoptimization;0引言ANSYS可以模拟真实运动中构件受力情况并进行迭代优化，其常用的优化方法有两类:最优梯度方法和一阶方法UHZ1。最优梯度方法可以曲线拟合目标函数，在处理工程问题中比较有效;一阶方法乂称为间接法，该方法会产生一系列的子迭代，计算精度比较高，本文就是采用该方法。托架结构

4、优化的主要任务是在满足一定的强度和刚度的条件下，尽量减轻其自重，即实现托架的轻量化设计。选用合理的优化设计方法，使托架的重量最小，达到节约材料的目的。本文借助ANSYS软件，建立某举升装罝货物托架的结构优化模型，在此基础上仿真和分析结构参数变化对货物托架体积和受力情况的影响，并对其进行优化研究，从而为货物托架的轻量化设计提供理论参考。1货物托架受力分析托架（包括传动系统、驾驶室等）自重约12t，最大举升能力为28t，也即装载6个463L托盘，假设6个托盘均匀的分布在托架上面，把这一状况按照承受均布载荷的简支梁来处理，如图1所示。在满足强度要求的前提下，木文更重

5、要的是考虑刚度因素，即要求它变形不能过大，如果变形过大的话，将使托盘行走困难，出现爬坡等现象，还会引起较严重的振动，若变形超过允许值，即使仍然是弹性的，也被认为是不符合设计要求的。图1简支梁下载原图其中P=P（）+Pl，p。为托架自身重量的均布载荷，Pl为最大举升能力下的等效均布载荷。梁为箱型截面，B为梁截面宽度，H为梁截面高度，T为截面厚度。在实际状况中，考虑到平台整体高度的限制和托架传动系统等的布置因素，要求梁的高度H不超过525mm,不低于400mm,觉度B不低于100mm,但不超过300mm。梁的跨度L为15m,要求托盘在传输的过程中不受较大影响，则梁

6、弯曲变形吋的最大烧度不超过165mni02托架纵梁优化设计模型的建立托架纵梁的材料是DB685,其屈服极限为590MPa,根据纵梁结构的特性，单元类型选则Beam3。因主要研宂内容为轻量化设计，所以目标函数为纵梁的体积V最小。优化设计过程中，首先要建立参数化的模型，然后对模型施加载荷与约朿，根据纵梁的初值进行一次求解，在计算结果中提取纵梁截面的三个参数作为设计变量，提取纵梁的最大挠度和单元总体积，以最大挠度作为状态变量，单元总体积为0标函数，建立优化分析文件[3][4]。为了防止参数优化吋迭代过程不收敛，设置最大迭代次数为30次，并编写响应优化分析和优化控制命

7、令流文件。优化设计的数学模型：3优化结果分析在优化完成后，优化值与未优化时各变量的值见表1。从优化结果可知，FI标函数值（托架体积）从0.26544XIOm降到0.20945XIOm,最优设计为纵梁体积减少21.1%，优化效果显著。在体积减小的同时，纵梁的最大挠度值减少了4.5%，改善了托架在满载货物的情况下的变形情况。梁宽、梁高以及壁厚的优化结果变化率分别为82.1%、4.8%和-42.8%,各优化变量的优化过程如图2~图6所示。表1优化结果下载原表各变量随迭代次数的优化曲线如图2、所示。阁2设计变量H的变化过程下载原阁图3设计变量B的变化过程下载原图4结论

8、本文以某举升装罝货物托架为研宄对象，基