圆管带式输送机机架结构的设计及优化

发布时间：2017-04-17 19:01

  本文关键词：圆管带式输送机机架结构的设计及优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：圆管带式输送机是一种新型的带式输送机，与传统槽型带式输送机相比，具有封闭运输、空间弯曲布置、双向运输、绿色环保等优点。因而受到物料运输业越来越多的青睐。 圆管带式输送机的机架结构作为输送带的成型和支撑部分，其成本占到整个圆管带式输送机的三分之一，而传统的手工设计方法导致设计工作量繁重，重复度高，计算可靠度低等问题，远不能适应当今社会高质量、高速度、高效益的发展趋势。因而，，本文运用有限元软件ANSYS Workbench对某焦煤用圆管带式输送机机架结构进行有限元分析，并在此基础上对机架梁进行结构优化。具体的研究主要从以下几个方面进行。 分析综述了圆管带式输送机机架结构常见的机架形式、杆件截面形状、支撑形式以及杆件之间的节点连接形式等，并依据钢结构设计规范给出了某焦化厂焦煤用圆管带式输送机架的结构设计。 总结国内外圆管带式输送机机架结构的计算现状，详细分析了圆管带式输送机机架梁结构的荷载分布状况和计算方法，应用结构力学和材料力学的相关知识推导出机架梁各个杆件所受内力的计算公式，进行相关杆件的设计计算，得出桁架梁结构的危险杆件，并对其采取相应的补强方案。 建立圆管带式输送机桁架梁结构的三维有限元模型，通过对模型有限元计算，得出等效应力云图和变形位移云图。将有限元分析的结果与解析计算所得的结果进行比较，通过比较两者的相似度，以确定数学计算模型的合理性。此外，在有限元静力分析的基础上，对桁架梁进行特征屈曲和非线性屈曲的有限元分析，得出圆管带式输送机桁架梁稳定性的相关评价。 以桁架梁结构两种型钢的截面尺寸为输入的优化变量，最大等效应力为输出变量，结构的重量为优化目标，运用ANSYS Workbench的优化设计功能分别对两种型钢的截面尺寸进行优化，并考虑到备料与安装的方便，对优化的尺寸进行工程圆整，从而得到优化的圆管带式输送机桁架梁设计方案。
【关键词】：圆管带式输送机 桁架梁 有限元分析 优化设计
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH222
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 概述11-12
• 1.2 圆管带式输送机简介12-14
• 1.2.1 圆管带式输送机工作原理与结构12-13
• 1.2.2 圆管带式输送机的工作特点13-14
• 1.3 结构优化技术的发展14-15
• 1.4 课题研究内容及研究方法15-17
• 1.4.1 研究内容15-16
• 1.4.2 研究方法16-17
• 第2章 圆管带式输送机机架梁的荷载分析与计算17-48
• 2.1 圆管带式输送机机架的结构形式17-20
• 2.1.1 机架主体结构的选型17-19
• 2.1.2 机架杆件的截面形式19-20
• 2.2 圆管带式输送机机架的连接形式20-24
• 2.2.1 混凝土结构连接20-21
• 2.2.2 钢结构连接21-24
• 2.3 圆管带式输送机机架结构的节点设计24-25
• 2.4 圆管带式输送机机架结构的荷载分析25-34
• 2.4.1 永久荷载26-29
• 2.4.2 可变荷载29-34
• 2.4.3 偶然荷载34
• 2.5 荷载效应组合34-35
• 2.6 平面静定桁架结构内力的计算35-39
• 2.6.1 节点法35-37
• 2.6.2 截面法37-39
• 2.7 圆管带式输送机机架杆件的内力计算与校核39-47
• 2.7.1 概述39-40
• 2.7.2 垂直荷载作用下的机架杆件内力计算40-43
• 2.7.3 水平风荷载作用下机架杆件的内力计算43-44
• 2.7.4 水平段机架杆件内力的计算44
• 2.7.5 爬升段机架杆件内力计算44-45
• 2.7.6 机架杆件的强度校核45-46
• 2.7.7 机架杆件的刚度校核46-47
• 2.8 本章小结47-48
• 第3章 圆管带式输送机机架梁的有限元计算48-64
• 3.1 有限元分析的基本理论48-49
• 3.2 杆单元结构的有限元分析49-51
• 3.3 ANSYS Workbench 简介51-52
• 3.4 圆管带式输送机机架结构有限元模型的建立52-55
• 3.4.1 材料属性的定义52-53
• 3.4.2 概念建模53-55
• 3.4.3 网格划分55
• 3.5 圆管带式输送机机架结构的静力学分析55-58
• 3.6 机架杆件有限元计算与解析计算的结果分析58-59
• 3.6.1 强度值的对比58-59
• 3.6.2 刚度值的分析59
• 3.7 圆管带式输送机机架稳定性的有限元计算59-62
• 3.7.1 机架梁的特征屈曲分析60-61
• 3.7.2 机架梁的非线性稳定分析61-62
• 3.8 本章小结62-64
• 第4章 圆管带式输送机机架结构的优化设计64-73
• 4.1 概述64
• 4.2 优化设计的数学模型64-65
• 4.3 机架结构优化设计65-72
• 4.3.1 响应曲面分析67-69
• 4.3.2 相关参数敏感性69-70
• 4.3.3 多目标驱动优化70-72
• 4.4 优化结果分析72
• 4.5 本章小结72-73
• 第5章 结论与展望73-75
• 参考文献75-78
• 致谢78-79
• 作者简介79
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果79-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：314077