基于ANSYS吊车支撑梁的分析设计及优化研究.pdf

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1、·51·基于ANSYS吊车支撑梁的分析设计及优化研究龚卫锋，聂松辉。尹果(1．湘潭大学机械工程学院，湖南湘潭411105；2．益阳东创投资建设有限责任公司，湖南益阳413000)摘要：本文根据某企业厂房的需求，按照常规设计方法完成了5t吊车支撑梁的结构设计；采用ANSYS中APDL方式，建立了支撑梁结构的有限元分析模型，探讨了不同约束方式对支撑梁分析结果的影响，然后提出了以用材最省为优化目标的结构形状优化模型，采用子问题优化方法完成了优化迭代，得到的结果显示优化结果不仅能够满足其强度和刚度要求，而且使其用材达到最省，本文所开展的研究对同类产品的结构设计具有指导意义。关键

2、词：支撑梁钢结构有限元分析形状优化中图分类号：TH132．4文献标识码：A文章编号：1002—6886(2012)03—13051—04OptimizationResearchandAnalysisDesignofSupportBeamforOverheadCraneBasedOilANSYSGONGWeifeng，NIESonghm，YINGuoAbstract：Inordertomeettheneedsofanenterprise，thedesignofsupportbeamfor5toverheadcraneisfinishedbyadoptingconventi

3、onaldesignmethods．ByutilizingansysparameterdesignlanguageinANSYSsoftware，thefiniteelementanalysismodelofsup—portbeamstructureisbuilt．Theefectsofdiferentconstraintsformsonthesupportbeamanalysisresultarediscussed．Byselectingminimumofstructurematerialastheoptimizationobjection，thestructural

4、shapeoptimalmodelispresented，andoptimizationiterationisfinishedbyusingsub—problemoptimalmethod．TheresultsobtainedshowthattheoptimalresultofsupportbeamCannotonlymeetthes~engthandstiffnessrequirements，andalsotheminimumofstructurematerialsisachieved．Thisresearchworkhasguidancetothestructura

5、ldesignofsimilarproducts．Keywords：supportbeam；steelstructure；finiteelementanalysis；shapeoptimization型，探讨吊车结构在给定载荷下的应力和变形状态，根据0引言分析结果建立相应的优化模型，并对吊车支撑梁结构开展吊车属于起重运输机械，是现代工业厂房中一种常优化设计，所得结果对吊车支撑梁结构的设计具有实际指见的起重设备。目前主要采用强度高、重量轻、材质均匀导意义。的钢结构件，来取代传统的预应力钢筋混凝土梁。由于吊1支撑梁的分析设计车梁为承受动力荷载的焊接结构件，必须要满足一定的强

6、度和刚度要求，否则会引起吊车的振动和冲击，严重时会1．1支撑梁的设计影响到吊车的安全运。同时对于钢结构厂房，其用钢某厂房需安置5t吊车的相关参数如表1所示，其轮大约为15kg／m，而其中吊车梁的用钢则是总用钢量的压简图如图1所示。其中支撑梁采用焊接实腹工字形简1／4：1／3。可见吊车支撑梁的设计不仅直接影响到吊车支梁，跨度为z=12m，无制动结构，梁的材料为Q235。整体结构的安全性和可靠性，而对控制其用钢量也有很大的影响。有限元分析技术已在工程企业得到了广泛的应用，如文献[3]采用ANSYS软件，对大型钢结构件进行了分析研究，文献[4]探讨了不同加载方法对钢结构件分析

7、结果的影响。同时基于有限元分析的优化方法能够使结构在图1轮压简图满足强度、刚度等条件下，使产品结构的设计更加合理，有表1吊车参数表利于材料承载力的提高。本文首先按照《钢结构设计规范》对某企业5t吊车支撑梁进行结构设计，然后利用ANSYS软件的APDL方式，建立了吊车分析的有限元模·54·参考文献[1]幸坤涛，佟晓利，岳清瑞．吊车载荷作用下钢结构吊车梁的疲劳可靠寿命评估[J]．计算力学学报，2OO4，21(5)：636[2]殷树元．25t双梁吊车门式刚架钢结构厂房的优化设计研究[D]．天津：天津大学，2OO5[3]黄长征，谭建平．大型钢结构