水泥混凝土输送泵车结构优化设计

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1、万方数据第24卷第1期2004年1月长安大学学报(自然科学版)JournalofChang‘anUniversity(NaturalScienceEdition)VoI．24NO．1Ja11．2004文章编号：16718879I2003)06—0088—04水泥混凝土输送泵车结构优化设计王海英(长安大学工程机械学院，陕西西安710064)摘要：应用有限元法和灵敏度分析法，按照高刚度、轻质量的原则，选取泵车上35个参数作为设计变量．建立了以应力、刚度和一阶频率为性能约束，以质量最小为优化目标函数的优化模型，进行了基于灵敏度比方法的泵车结

2、构动态优化设计，得出切合实际的优化设计方案。其中，用灵敏度比来优选设计变量的方法为优化理论的研究及其他机构的优化设计提供了新思路。关键词：I程机械；水泥混凝土输送泵车；结构优化设计；灵敏度分析中图分类号：U469．65文献标识码：AStructureoptimaldesignofconcretepumptruckWANGHaiying(SchoolofEngineeringMachinery，Chang‘anUniversity，Xi’an7l0064，China)Abstract：UsingtheFEMmethodandsensit

3、ivityanalysis，takingthehighstiffnessandlhelessmassasthegoal，ehoosing35parametersofthepumptruckasthedesignvariables，theoptimizemodelwassetup，whichtakingstress，stiffnessandthefirstinherentvibrationfrequencyastheperformancerestrictions，andtakingthemininmnlnlassasoptimaltar

4、get．Bythesensitivityratiomethod，thestructuraldynamicoptimaldesignoftheconcretepumptruckwasdoneandtheprac—ticaloptimalproject"wasestablished．Thewayusingthesensitivityratioinethodtochoosedesignvariablescanguidethestudyofoptimizationtheoryandcandirecttheoplimaldesign．Keywo

5、rds：engineeringmachinery；concretepumptruck；structureoptimaldesign；sensitivityanalysis0引言随着建筑业的蓬勃发展，水泥混凝f二泵车以其机动高效性得到广泛的应用。某厂牛产的37nl水泥混凝土输送泵车正常工作时，存在臂架部分振动过大，末端最大振幅达2nl左右，引起浇注定位困难，严莺影响r作业质量。对泵车进行模态分析及试验研究得出，其一阶固有频为0．3843Hz，泵车正常工作频率为18～24次／min(0．3NO．4Hz)，一阶固有频率为与工作频率部分重合引

6、起较大振动“。因此解决振动问题应对结构进行优化设计，调整其固有频率以避开工作频率。由于泵车实际结构比较复杂，目前泵车的优化设纠‘研究多从性能匹配参数优化和结构连杆运动学优化方面人手2“．没有建立实际的结构模型，优化方案受实际结构所限，应用于工程实际较困难。受厂方委托对其泵车结构进行优化改进设计，降低振动。对泵车结构动态优化殴计采用有限元分析软件Msc／NAsTRAN建立泵车实际结构优化参数模型，建立约束条件，结合灵敏度分析优化方法，利用MSC／NASTRAN的多变虽优化求解功能进行结构优化分析计算。1泵车结构动态优化模型的建立对水泥混

7、凝土泵车的结构动态优化设}

8、，是以收稿日期：20030602作者简介王海蔓(I971)．女，河北故触人，长安大学讲师，博士研究生万方数据第1期王海英：水泥混凝土输送泵车结构优化设计89建立结构准确的有限元模型和优化问题合理的数学模型为基础，以决定结构特性参数(如材料的特性常数和构件的几何尺寸等)为设计变量，以结构应满足的性能要求的状态变量(如刚度、强度、模态频率等)为约束，以寻求最优的量(如总质量最小化等)为目标函数的优化设计。泵车有限元分析模型对其各阶臂架、转塔、支腿等主要部件采用空间板壳单元，形状规则部分使用较稀疏的四节点四边形空

9、间板壳元，形状不规则部分使用较密集的3节点空间板壳元过渡，共划分空间板壳元约28290个。对于输料管、料管与臂架之间的连杆及臂架与臂架之间的连杆，采用空间梁单元，共划分空间梁单元约3300个。泵车上的油缸主要承受拉压载荷