起重機轉臺與車架結構拓撲優(yōu)化.pdf

1、合理的轉臺結構優(yōu)化設計，使其材料能夠具有最大的使用效率，不僅能夠減輕轉臺重量，還能為轉臺的工程設計提供參考。通常情況下，履帶起重機需要能夠滿足不同作業(yè)工況的要求，與之對應，起重機轉臺也需滿足多種作業(yè)工況的需求。然而對轉臺的每種作業(yè)工況均進行分析，不僅工況繁多，同時不利于提高優(yōu)化效率。本文以750噸級履帶起重機轉臺為研究對象，通過對轉臺受力情況分析，確定其危險工況，將范圍縮減為三種危險工況下的優(yōu)化。然后根據(jù)變密度方法完成轉臺結構的拓撲優(yōu)化

2、，隨之提出轉臺的改進方案并完成校核。同時，由于關于結構拓撲優(yōu)化的研究中對平面問題的探討比較多，空間結構的拓撲優(yōu)化研究較為困難，本文在對轉臺的平面拓撲優(yōu)化問題研究的基礎之上，完成對車架空間筋板布局的研究并對優(yōu)化后的結構進行校核，使拓撲優(yōu)化的應用更為廣泛。論文的主要研究工作與研究成果如下:
　　(1)分析轉臺的受力特征，根據(jù)轉臺在不同作業(yè)工況下的受力情況，判斷出轉臺的危險工況;在危險工況下利用有限元分析軟件ANSYS對轉臺進行有限元靜

3、力學分析，獲取應力分布，據(jù)此選取拓撲優(yōu)化區(qū)域。
　　(2)根據(jù)變密度方法，利用SIMP插值模型建立拓撲優(yōu)化分析的數(shù)學模型，確定優(yōu)化參數(shù)，完成轉臺的單工況拓撲優(yōu)化分析，并對結果進行分析;基于SIMP變密度拓撲優(yōu)化思想，采用加權求和建立轉臺靜態(tài)多工況拓撲優(yōu)化數(shù)學模型;并根據(jù)轉臺的強度與剛度，采用歸一化方法獲取權重因子，通過對比分析，選取較為合理的權重進行多工況拓撲優(yōu)化分析。
　　(3)根據(jù)多目標工況拓撲優(yōu)化結果，提出一種新的轉臺

4、結構，完成轉臺結構的改進設計。同時對改進后的轉臺結構進行校核分析，在保證轉臺力學性能的前提下，轉臺的重量減輕7％，實現(xiàn)輕量化，達到優(yōu)化目的，為轉臺的優(yōu)化設計提供指導意義。
　　(4)分析車架的受力情況，并針對車架的筋板結構，建立優(yōu)化模型;根據(jù)車架實際受力情況，完成車架的多工況拓撲優(yōu)化，實現(xiàn)空間筋板布局的優(yōu)化。優(yōu)化之后內部筋板重量減輕39.7％，車架總質量減輕6.2％，達到將拓撲優(yōu)化由二維平面轉向空間的應用，同時對優(yōu)化后的結構進行校