基于拓扑优化的泵车关键部件轻量化研究

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1、学校代号10530学号201230071655分类号TH132密级公开硕士学位论文基于拓扑优化的泵车关键部件轻量化研究学位申请人简帮强指导教师龙国键研究员学院名称机械工程学院学科专业机械工程研究方向机械创新与优化设计二零一五年六月ResearchonLightweightforTheKeyComponentsofPumpTruckBasedonTopologyOptimizationCandidateJianBangqiangSupervisorResearcherLongGuojianCollegeCollegeof

2、MechanicalEngineeringProgramMechanicalEngineeringSpecializationMechanicalInnovationandOptimizationDesignDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune,2015湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研巧成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经

3、发表或撰写的成果作品。对本文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：曰期：从月ＪＴ曰活韓贫ｉｖ／ｒ年＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或归描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。

4、作者签名：痛部Ｓｔ曰期：ＷＪＴ年／月曰＾？导师签名：＾＾日期：２Ｗｉ年月＾日）＾＾湘潭大学硕士学位论文摘要泵车因大型建筑设施的发展需要，向超长化方向发展，而臂架的加长，使弯矩增大，支撑结构需要更加坚固，最终导致泵车的重量和整体尺寸都会相应变大。目前能源紧缺，社会上不断倡导节能减排，国家法律法规对汽车重量有严格规定，因此泵车的轻量化设计成为泵车研究的重点。本文以泵车关键部件的轻量化研究为方向，应用拓扑优化技术，对泵车转台、臂架和连杆进行优化设计。在泵车转台优化中，应用惯性释放方法，实现基于惯性释放的转台拓扑

5、优化设计。最终获得了新型优化结构，达到减重要求。主要研究内容：（1）建立转台、臂架和连杆的有限元模型，进行计算分析，以确定结构的应力分布情况，最终确定优化区域。（2）在优化中，运用一种新的加载思路，建立转台多工况优化模型。应用惯性释放，消除刚性约束形成的刚化效应，获得合理的优化结果。通过Tcl语言的二次开发编程，实现对载荷的批量加载，简化建模过程。并对臂架进行拓扑优化设计，引入制造工艺约束，如模式重复，取得满意的结果，获得新型桁架式的结构。在对臂架和转台优化成功后，尝试应用拓扑和形貌优化的联合优化设计，进行连杆的优化研

6、究。（3）制定试验方案，进行试验验证新转台结构是否满足设计要求，并验证仿真分析的正确性。该研究方法已成功运用到实际的产品项目中,对52米和56米两款泵车进行轻量化设计。可推广应用于其它型号泵车转台、支腿等结构的优化和设计。关键词：泵车转台；泵车臂架；连杆；拓扑优化；惯性释放；Tcl语言I湘潭大学硕士学位论文AbstractThefasterlargeconstructionfacilitiesaredeveloping,thelongerpumptruckboomwillbe.Becauseoftheextension

7、oftheboom,increasingthebendingmoment,thesupportstructureneedtobemorestrong.Asaresultofthis,pumptruckwillbeheavierandtheoverallsizewillbefollowedbylarger.Atthemoment,forshortageofenergy,societyisadvocatingenergy-savingandemission-reductioncontinuously.Thelawsandr

8、egulationsofthestatehasstrictregulationsonthecarweight,lightweightdesignofpumptruckhasbecomethefocusofpumpstudy.Inthedirectionoflightweightingofpumptruck’skeyparts,th