基于ANSYS Workbench的多层缠绕卷筒的结构优化设计.pdf

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1、第6期机械设计与制造2013年6月MachineryDesign&Manufacturel5基于ANSYSWorkbench的多层缠绕卷筒的结构优化设计高海涛，许志沛，申士林(西南交通大学机械工程研究所，四川成都610031)摘要：随着社会和科学技术的不断发展，起重机朝着大起重量、大起升高度和大作业幅度的方向发展日益显著，传统的双联单层卷绕卷筒桥门式起重机无法满足实际的生产需要。以起重机实际应用的卷筒为例。利用ANSYSWorkbench软件作为工具，对某起重机多层卷绕卷筒进行整体有限元分析。在综合考虑卷筒端侧板对卷筒承裁能力的影响下，根据分析的结果对卷筒壁厚6和端侧板厚度h进

2、行整体结构的优化，并与传统方法进行比较，获得传统方法难以分析的局部区域应力状态。为大起重量、大起升高度吊装起重机多层卷筒的结构研究与构造的优化改进提供参考。关键词：多层缠绕卷筒；ANSYSWorkbench；有限元分析；结构优化中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)06—0015—03OptimizationDesignofMultilayerDrumBasedonANSYSWorkbenchGAOHai-tao，XUZhi-pei，SHENShi-lin(InstituteofMechanicalEngineering，SouthwestJ

3、iaotongUniversity，SichuanChengdu610031，China)Abstract：Withthecontinuotisdevelopmentofsocietyandscienceandtechnology，cra1"~towardbigl~ingweight，l~ingheightandlargeoperationrangeinthedirectionofdevelopmentisincreasinglysignifcant．Thetraditionaldoublesinglelayerwindingdrumbridgegantrycranecartm

4、eetactualproductionneeds．Inpracticalapplicationofcrolledrum，forexample，basingontheWorkbench，afiniteelementsanalysisofoverallmuhilayerdrumwhichisappliedtocraneisprovided．Consideringtheeffectofend-sideplateonthecarryingcapacityofdrum，anoverallstructureoptimizationofdrumwallthickness6andend-sid

5、eplatethicknesshaccordingtotheresultsofanalysisisgive,~Furthermore，Ucomparisonisalsotaken，andtheresultsshowthatthelocalregionalstressstatuswhichishardtobeanalyzedbytraditionalmethodsisobtainedbyusingfiniteelementsanalysis．TheseCanprovidereferencesforthedesign，analysisandstructureoptimization

6、onthedrumwhichisappliedtothecranewithlargeliftingweightandheight．KeyWords：MultilayerDrum；ANSYSWorkbench；FiniteElementsAnalysis；StructuralOptimization车重量、降低成本，进而提高整机性能。1引言2．1卷筒计算参数随着起重机朝着大起重量、大起升高度和大作业幅度的方向发展，在空间狭小的室内，体积偏大的单层卷绕卷筒成为起重以某风电机舱专用起重机为例，其主要的计算参数如表1机发展的瓶颈，而多层卷简就有着明显的优势，而卷筒计算有着所示。重要影响

7、。传统的卷筒计算方法一直沿用取卷筒壁厚8等于钢丝表1卷筒特性参数绳直径d的经验公式『1，计算结果与实际受力情况存在较大差距；Tab．1DrumParameters另一方面，通过强度和稳定性校核公式计算的多层卷筒又未综合考虑卷筒端侧板的影响。借助大型有限元分析软件ANSYSWorkbench协同仿真平台DM模型设计、Mechanical有限元分析及DX优化设计三大模块间无缝接口，对多层卷绕卷筒进行整体的有限元分析，并根据分析结果对卷筒壁厚8和端侧板厚度h进行了优化。2卷筒分析模型在室内，卷筒的