解析apdl语言的桥式起重机主梁的优化设计

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1、设计计算DESIGN&CALCULATION基于APDL语言的桥式起重机主梁的优化设计1232宋世军，李蕾，曾庆贵，张通友（1.山东建筑大学机电学院，山东济南250101；2.山东国弘重工机械有限公司，山东淄博256401；3.山东省特种设备检验研究院，山东济南250101）［摘要］提出了基于ANSYSOPT模块的以强度、刚度和局部稳定性为边界条件的优化方法，并将该方法运用于桥式起重机主梁的优化。论述了桥机对应的优化模型和程序流程，利用APDL语言开发了桥机主梁优化程序。该优化程序通过非设计变量的参数化，实现了桥机智能快速优化；通过设计变量的标准离散化，实现了优化结果（板材厚度）的

2、直接读取。最后利用开发的桥机主梁优化程序，对一台桥机主梁进行了优化，通过实例验证该优化方法的有效性和优越性。［关键词］桥式起重机；ANSYS；优化程序；钢结构［中图分类号］TH215［文献标识码］B［文章编号］1001-554X（2013）03-0082-04OptimizeddesignofbridgecranemaingirderbasedonAPDLSONGShi-jun，LILei，ZENGQing-gui，ZHANGTong-you桥式起重机大部分采用板材结构，而采用传1桥式起重机主梁的新优化模型和优化程统计算手段很难精确计算每块板材的受力状态，尤序结构其是对于轨道不在中

3、间的桥机主梁，优化结果更不1.1主梁的新优化模型精确，因此有必要采用有限元方法进行优化，在保1.1.1新模型概述证结构中每个单元强度足够的情况下，使得结构用OPT模块的优化中，其约束条件一般只是强度材最省。约束和挠度约束。本文提出的新优化模型增加了板利用ANSYS软件的优化模块（OPT）和壳稳定性的约束，因此新优化模型可以描述为：在ANSYS自带的参数化设计语言（APDL）可以开发满足结构强度、刚度、稳定性的条件下使结构自重出专用的钢结构优化程序；建立在参数化建模的基达到最轻。即础上的OPT模块，对一台桥机大型钢结构的参数化建模过程需要至少2、3天。另外，对于以板壳单元G==min

4、{ƒgii,1~n}为主的箱型桥机，优化后的板材厚度都不是整数，s.t.timin≤ti≤timax需要圆整，而圆整后的模型，又不一定在原优化设σmax≤［σ］计的可行域内。dmax≤［d］针对以上不足，在传统优化方法的基础上做T≥［T］了一些改进，将一种新的优化设计手段融入优化程其中gi——桥机各部分的重量；序中，使得桥机的优化更加快捷，优化结果更符合ti——桥机各部分板材的厚度；设计要求。dmax——桥机主梁的最大挠度；本文以桥机的一种板式主梁为例，论述了桥T——桥机的屈曲特征值，如果大于1，表示机钢结构的新优化模型和对应的优化程序流程，重没有屈曲失稳，反之表示屈曲失稳。点阐述

5、其中的关键技术，并且开发了该类结构型式［收稿日期］2012-10-25主梁的通用优化程序，应用该优化程序做了一个优［通讯地址］李蕾，山东淄博桓台县唐山镇1701号，山东化实例，验证该优化方法的有效性。国弘重工机械有限公司82建筑机械2013.3（上半月刊）1.1.2设计变量值，往往不符合钢材相关标准，需要修正，然而修如图1所示，某桥式起重机的设计变量为t1-正后的结果很有可能不在可行域内，或者不是最优t8。在ANSYS的OPT优化中，默认的设计变量按照结果。连续值变化。但如果最后优化的板材厚度是连续aeItABst=t6fhbAmx间距BgZZZⅢdⅠ放大A-At=t1B-BⅡ放大

6、Ⅲ放大Ⅱwxujθqvt=t5t=t3t=t4yt=t8zzct=t7kt=t2zp图1桥式起重机主梁的参数化结构为解决以上不足，本文提出的新优化模型的基础数据库(板材厚度表)中间数据库(分析文件)设计变量中板材厚度参数在优化过程中按一些离散优化模块OPT点变化，这些离散点均对应于标准型材库里的某一个型材型号。结果数据库结构形式1.1.3状态变量起重特性板材规格（1）等效应力σmax。输入材质等效应力其约束条件为σmax≤［σ］，这是强度约束，输出状态变量上下限最大挠度σmax指每一类板材单元的最大应力。结构参数屈曲特征值（2）屈曲稳定性特征值T。其约束条件为T≥［T］这是局部稳定

7、性图2优化程序结构约束。1.3优化程序流程（3）挠度dmax。（1）流程图。其约束条件为dmax≤［d］。本文论述的优化方法的优化流程如图3所示。1.2优化程序结构（2）分析文件的生成流程。优化程序结构如图2所示，共包括基础数据分析文件的生成过程如图4所示。库、中间数据库、优化模块、输入和结果数据库本文提出的的优化程序流程利用OPT模块，增（输出）等部分。加了数据库的定义，程序中部分计算的过程需要查输入包括结构形式、起重性能（最大起重询数据库；同时设计变量（板厚）的离