cadcae在混凝土搅拌运输车拌筒及叶片设计中的应用

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1、目录目录I摘要IABSTRACTII第1章引言11.1物流工程现状及其发展趋势11.1.1物流学与物流工程11.1.2物流工程的发展41.1.3物流工程研究的意义61.1.4物流工程的发展趋势71.2混凝土运输公司——一种新生的物流企业91.2.1预拌混凝土运输的特点91.2.2混凝土运输公司111.3商品混凝土搅拌专用运输车的结构及功能121.3.1混凝土搅拌运输车底盘121.3.2搅拌车上装部分131.4国内混凝土搅拌运输车现状与发展趋势141.4.1预拌混凝土技术的发展141.4.2国产混凝土搅拌运

2、输车的现状、存在问题及发展前景151.5国外混凝土搅拌车的技术及其发展191.5.1SH型搅拌筒驱动方式191.5.2IFS周期装料系统191.5.3CSD恒速系统191.5.4低噪声搅拌车201.5.5GSM型逆流搅拌机201.5.6快速更换系统201.5.7F12型运输带201.5.8FBP500R型混凝土泵201.5.9冬季服务用的碎屑撒播装置和雪犁201.6课题意义与选题背景211.7小结21第2章搅拌叶片及搅拌筒设计简介222.1混凝土搅拌运输车设计概述222.2搅拌叶片设计发展概况232.2.

3、1阿基米德螺旋叶片232.2.2对数螺旋叶片232.2.3组合螺旋叶片232.3搅拌筒设计242.3.1搅拌筒设计原则242.3.2搅拌筒设计要求242.3.3搅拌筒几何设计252.3.4搅拌筒金属结构设计282.4小结30第3章CAD辅助设计简介313.1设计的提出及意义323.2CAD现状及功能333.3参数化绘图定义333.4三维参数化绘图343.4.1三维模型的构造方法343.4.2三视图的制作343.4.33D参数化绘图的过程343.5小结35第4章三种螺旋叶片参数化设计364.1阿基米德螺旋叶

4、片模型364.1.1二维方程364.1.2参数确立374.1.3三维方程确立374.2对数螺旋叶片模型384.2.1运动分析384.2.2不足及改进394.2.3对数螺旋叶片分析404.2.4二维方程404.2.5参数确立414.2.6三维方程确立414.3组合螺旋叶片模型414.3.1二维方程424.3.2参数确立424.3.3三维方程确立424.4三种叶片的对比434.5小结44第5章搅拌筒通用优化设计计算445.1优化问题数学模型445.1.1设计变量445.1.2目标函数455.1.3约束函数45

5、5.2求解计算及结论分析495.3小结50第6章CAE技术在搅拌筒分析中的应用516.1LS-DYNA简介516.1.1LS-DYNA发展概况及分析能力516.1.2材料模型516.1.3单元库516.1.4ALE和Euler算法526.1.5LS-DYNA应用领域526.2实体模型的建立536.3搅拌筒有限元模型的建立556.3.1HYPERMESH前处理简介556.3.2拌筒及叶片有限元网格划分566.3.3拌筒和叶片之间的焊接单元586.3.4边界条件596.3.5集成求解器596.4计算结果分析6

6、06.4.1轴向窜动616.4.2应力-应变分析646.5小结67结论68参考文献69致谢74摘要预拌混凝土是一种流动性建筑材料，要将预拌混凝土从搅拌站运到建筑工地则需要专用的运输设备——混凝土搅拌专用运输车。随着市场经济的进一步完善，专业的混凝土运输公司作为一种新生的物流企业在我国一些市场发展得比较完善的地区已经应运而生，它采取预拌混凝土的生产与运输分离的方式，成立独立于混凝土公司以外的混凝土运输公司。混凝土运输公司的产生填补了物流行业以往在流动性建材运输上的空白。搅拌筒是混凝土搅拌专用运输车用于装载、

7、转运混凝土的重要部件。该文主要讨论混凝土搅拌运输车的搅拌装置——搅拌筒及其螺旋叶片的三维参数化设计，并应用有限元分析软件LS-DYNA对搅拌筒在不同工况下进行动力学方面的性能分析。利用参数优化设计方法对混凝土搅拌车的搅拌筒及螺旋叶片进行总体设计，当设计系列化产品时，只需要对相关参数进行修改，这样可减少设计人员的重复性劳动，缩短设计周期，节省设计成本，提高设计效率。通过对搅拌筒及叶片的CAE分析可知：拌筒中部总是处于最大受力状态。所以在实际设计中为了使拌筒的结构更为合理，根据等寿命原则，参考CAE分析计算结

8、果,通常考虑将拌筒及叶片分段采用不同厚度、不同材质的钢板焊接而成。由有限元分析得出的螺旋叶片在搅拌过程中受混凝土作用时的塑性应变云图可知：由于叶片外缘受混凝土的摩擦最大，导致叶片严重变形、受损，所以为了增加叶片的使用寿命，通常在叶片外缘焊接钢丝以加大叶片的耐磨性。并可根据分析结果中的叶片具体变形情况在变形较严重的地方增焊钢丝。本文的创新点在于：新生的物流企业——混凝土搅拌运输公司进行了系统的介绍，利用参数优化设计方法解决了混凝