基于多软件的类椭圆截面伸缩臂研究

发布时间：2017-04-30 17:06

  本文关键词：基于多软件的类椭圆截面伸缩臂研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以160t铁路救援起重机三节伸缩吊臂为研究对象,采用一种新型的对称类椭圆截面作为其截面形式,在确立了吊臂的总体设计方案后,分别进行了理论分析,有限元计算和优化和针对以及该截面形式的局部稳定性研究。 首先,结合现有的国内外起重机吊臂截面形式,设计出一种上下对称的类椭圆截面作为该160t铁路救援起重机三节伸缩吊臂的截面形式,继而对吊臂的总体方案进行了完整的设计。 其次,分别通过Solidworks建模、Hypermesh划分网格和Patran前处理对吊臂进行了有限元分析的前期准备工作,进而提交Nastran进行初步的有限元分析,针对分析结果中多处局部应力过大的问题提出了一种筋板的布置方案,将该方案应用到实际模型中重新分析计算后,与初始模型进行比较,证明了该筋板布置方案是有效可行的。 再次,针对初步计算结果中部分应力有较大富余的情况,进行了尺寸优化,减小了吊臂板厚,降低了自重,节约了成本。另一方面,将广泛应用于汽车和航空领域的拓扑优化首次应用于吊臂的整体结构设计,根据得到的结果对初始吊臂模型进行了结构上的改进,经过对新模型结构的计算分析,得出了拓扑优化能够在保证结构应力基本保持不变的情况下减轻吊臂自重的结论。 最后,对这种新型对称类椭圆截面吊臂的局部稳定性进行了研究。分别对吊臂、腹板、翼缘板采集了20组实验数据,用来探讨其局部稳定性临界应力与板厚之间的关系以及吊臂、腹板、翼缘板三者之间的稳定性临界应力关系,得出的结果与理论公式相符。
【关键词】：对称类椭圆截面吊臂 有限元分析 尺寸优化 拓扑优化 屈曲分析
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH218
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 我国铁路发展现状10-11
• 1.2 铁路事故与救援11
• 1.3 国内外铁路救援起重机11-13
• 1.3.1 国外铁路救援起重机发展状况11-12
• 1.3.2 国内铁路救援起重机发展状况12-13
• 1.4 国内外铁路救援起重机吊臂13
• 1.5 文献综述13-14
• 1.6 本论文主要研究内容和意义14-15
• 第2章 对称类椭圆截面吊臂方案设计15-26
• 2.1 吊臂截面设计15-16
• 2.2 伸缩方案16-18
• 2.3 三铰点布置18-19
• 2.4 载荷组合19
• 2.5 载荷系数19
• 2.6 吊臂主要技术参数19-24
• 2.6.1 吊臂主要技术参数20-21
• 2.6.2 吊臂尺寸21-24
• 2.6.3 主要工况24
• 2.7 材料选用24-25
• 2.8 小结25-26
• 第3章 基于多软件的吊臂有限元分析26-49
• 3.1 有限元分析流程26-27
• 3.2 三节伸缩吊臂模型27-28
• 3.3 网格划分28-32
• 3.4 吊臂的有限元分析32-44
• 3.4.1 材料及单元属性32-33
• 3.4.2 吊臂受力分析33-40
• 3.4.3 工况6有限元分析40-42
• 3.4.4 工况10分析42-44
• 3.5 结果分析44-45
• 3.6 筋板布置45-46
• 3.7 考虑筋板布置的有限元分析46-47
• 3.8 校核47-48
• 3.9 小结48-49
• 第4章 吊臂的尺寸优化与拓扑优化49-58
• 4.1 吊臂的尺寸优化49-53
• 4.1.1 基本优化问题描述49-50
• 4.1.2 吊臂尺寸优化50-52
• 4.1.3 优化结果52
• 4.1.4 校核52-53
• 4.2 吊臂的拓扑优化53-57
• 4.2.1 拓扑优化的数学模型53
• 4.2.2 吊臂的拓扑优化53-57
• 4.3 小结57-58
• 第5章 吊臂稳定性分析58-70
• 5.1 平板与薄壁圆筒稳定性理论58-60
• 5.1.1 平板的屈曲58-59
• 5.1.2 薄壁圆筒的屈曲59
• 5.1.3 对称类椭圆截面稳定性研究59-60
• 5.2 吊臂的局部稳定性校核60-61
• 5.3 吊臂稳定性研究61-64
• 5.4 临界载荷与板厚关系实验64-68
• 5.4.1 薄板与薄壁圆筒的线性稳定性解64
• 5.4.2 数据采集64-68
• 5.5 结果分析68-69
• 5.6 小结69-70
• 结论70-71
• 展望71-72
• 致谢72-73
• 参考文献73-76
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：337235