3基于ansys+workbench的钢模台车门架拓扑优化方法

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1、万方数据2009年第7期·设计与研究·文章编号：1001—2265(2009)07—0023一04基于ANSYSWorkbench的钢模台车门架拓扑优化方法曾祥亮．肖露(三峡大学机械与材料学院，湖北宜昌44300)摘要：分析了三峡大坝右岸地下电站尾水洞钢模台车的门架的约束和载荷。以台车的门架为例。进行了基于ANSYSWorkbench的三维结构拓扑优化探讨。分析了其优缺点，提出了改变基体形状的方法，最终得到了较为合理的优化方案。关键词：钢模台车；有限元分析；拓扑优化；ANSYSWorkbench中图分类号：TV53；THl23文献标识码：ASteelMoldTrolleyGan

2、tryTopologyOptimizingBasedonANSYSWorkbenchZENGXiang—liang．XIAOLu(ChinaThreeGorgesUniversity，YichangHubei443002，China)Abstract：StudiestheloadsandtheconstraintconditionsofthegantryofthesteelmoldtrolleythatisusedinthetailchannelofSanXiaundergroundpowerstation．Tothegantryforexample，totheANSYSWor

3、kbench。basedtopologyoptimizationofthree·dimensionalstructure．Analyzedtheadvantagesanddisadvantages．Maltrixbychangingtheshape，eventuallytobeamorereasonableoptimizationprogram．Keywords：steeltrolley；finiteelementanalysis；topologyoptimizing；ANSYSworkbenchl台车简介罐蛾。蓬^o』拜翻K．，＼．N』、、兰＼∥。＼．／’。＼．_-_am力气

4、．．／＼．，。_-——善妄、．。∥‘＼，。‘＼．P＆喜≤。气．．／、．．，。-一耄嚆》．：一气匕一高l-—15(】()0一水泥的侧压力”】。当浇注厚度为2．2米时分别为：垂直方向：2．2×10．2×15．571×2．45=856t，水平方向：20．23×10．2×46．06=9．5043×10e6N=950t。千斤顶作用于门架上的力分别F。和F：。如图2。其中，：=950／48等于侧压力除以千斤顶的数目。F，为顶模板上方水泥的重力加上顶模板自重除以千斤顶的数目。顶模板自重约为140t，所以F，=996／18=55．3t。FtF、F、F、l强lF、F、1／＼．／＼．i1＼／＼／＼

5、／。＼．／＼．／。＼．／＼．／＼／＼／＼．／＼_-。_兄B兄B兄如底粱＼／＼／。＼／＼／＼／。／＼／＼。＼／＼／。＼／＼．＼＼／＼／图2门架受力简图收稿日期：2009—05—08作者简介：曾祥亮(1966一)，男，湖北洪湖人，=三峡大学机械与材料学院讲师，主要研究方向为机械设计与制造，(E—mail)zengxl@etgu．edu．cn。·23·万方数据·设计与研究·组合机床与自动化加工技术=====：：=：：=：=：==========：====：=================================================================

6、======3拓扑优化理论基础结构优化包括三个层次：结构尺寸优化、形状优化和拓扑优化¨1。通常把在给定设计空间、支撑条件、连接方式、结构内有无孔洞、载荷条件和某些工艺设计等要求下，确定结构构件的相互连孑L洞的数量、位置等拓扑形式，使结构能将外载荷传递到支座，同时使结构的某种形态指标达到最优，这个过程称为拓扑优化(TopologyOpti—mization)"】。根据优化的对象不同，结构拓扑优化可分为两类：一种是连续体结构的拓扑优化(ContinuumTopologyOptimization)，该方法主要是确定优化对象内部有无孑L洞及孔洞的大小、形状和形状等；另一种以桁架为代表的

7、离散结构拓扑优化(TrussTopologyOptimi-zation)，该方法主要是确定优化对象的节点间单元的相互连接方式，同时也包括节点的删除与增加。针对连续体拓扑优化，目前有变厚度法、均匀化理论和变密度法等诸多理论。ANSYS拓扑优化采用的是变密度法的数学模型。变密度法是人为的假定材料的宏观物理常数与其密度田；间具有非线性关系。将连续体离散为有限元模型后，将每个单元内的密度指定为相同，以每个单元的密度为设计变量，以结构的柔顺度最小为目标，考虑材料质量约束(或体积约束)和平衡条件。假定密