基于APDL的圆管带式输送机桁架梁优化设计.pdf

《基于APDL的圆管带式输送机桁架梁优化设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于APDL的圆管带式输送机桁架梁优化设计周明峰孟文俊太原科技大学机械工程学院太原030024摘要：利用Ansys参数化设计语言APDL建立了圆管带式输送机桁架梁结构的参数化有限元模型，用有限元方法对其结构进行受力分析，借助Ansys软件的结构优化模块，对其结构进行优化设计，对圆管带式输送机桁架梁的轻量化研究具有一定的实际指导意义。关键词：Ansys；APDL；圆管带式输送机；桁架梁；优化设计中图分类号：TH222文献标识码：A文章编号：1001—0785(2013)11—0017—04Abstract：TheAnsysparametricdesignlang

2、uageAPDLisusedtobuildtheparametricfiniteelementmodelfortrussgirderstructureofthepipebeltconveyorforthepurposeofforceanalysisbythefiniteelementmethod．TheoptimaldesignisperformedforthestructurewiththeaidofAnsysstructuraloptimalmodule，whichprovidescertainpracticalguidancefortheresearch

3、onthelightweighttrussgirderofthepipebeltconveyor．Keywords：Ansys；APDL；pipebeltconveyor；trussgirder；optimaldesign以从众多的设计序列中选择最佳的设计序列，采0引言用优化设计方法可以大大提高设计效率和设计圆管带式输送机作为一种环保型连续输送设质量。备，逐步引起国民经济各行各业的重视，越来越本文利用APDL语言通过Ansys软件对圆管带广泛地应用于港口、冶金、电力及石油化工等行式输送机桁架梁结构进行数值模拟，为了方便进业，用来输送煤、混匀料、矿粉、石油焦、石

4、灰行结构优化，采用参数化建模方法，对其进行静石、沙石料、硫铁矿渣等散体物料。圆管带式输力学分析，并利用Ansys优化工具箱结合APDL语送机桁架梁结构(见图1)是主要支撑结构，其言对其结构尺寸进行优化，在满足强度、刚度及质量约占整机质量的1／2～1／3，造价也接近其总使用要求的前提下使用料最省、造价降低。价的一半，所以圆管带式输送机桁架梁结构的设计、制造及性能将直接影响整机性能和制造成本。Ansys参数化设计语言(APDL)是一种可以自动完成有限元常规分析或通过参数化建立分析模型的脚本语言，以建立智能化分析的手段为用户提供自动完成有限元分析的过程，程序的输入可

5、以设定成根据指定函数、变量及选用的分析类型做决定，是完成优化设计和自适应网格的主要图1圆管带式输送机桁架梁结构基础。APDL语言允许复杂的数据输入，使用户实际上对任何设计或分析属性有控制权，如模型尺1Ansys优化设计基本原理及主要步骤寸、材料性能、载荷及边界条件的施加位置和网格密度等。它是一般结构优化设计简单而高效的Ansys软件提供了零阶法和一阶法两种优化方工具。优化设计理论建立在现代数学最优理论、法。零阶法是一个很完善的处理方法，可以有效有限元分析及计算机程序设计的基础之上，它可地处理大多数工程问题。一阶法基于目标函数对《起重运输机械》2013(11)一

6、17—设计变量的灵敏程度，更适合于精确的优化分析。节距1200mm，上下弦杆采用等边角钢／_80X5，对于这两种方法，Ansys提供了一系列的“分析一竖杆及腹杆采用等边角钢／_60×5，整体桁架结构评估一修正”的循环过程，即对初始结构依据设所用材料主要为普通碳素钢Q235，其材料性能参计要求进行评估，然后进行修正设计。这一循环数为：弹性模量E=2．06×10mPa，泊松比／x=过程重复进行直到所有的设计要求都满足为止。0．3，密度P=7850k#m，=235MPa。在建模优化分析时的数据流向如图2所示。过程中，上下弦杆、竖杆以及腹杆都采用Beaml88梁单元，

7、托辊窗采用Shell63壳单元。建立的有限元模型如图3所示。图3桁架梁结构有限元模型2．2圆管带式输送机桁架梁载荷确定、加载及求解进行圆管带式输送机桁架梁载荷计算时，要确定合理的载荷组合。通常圆管带式输送机桁架图2优化设计数据流向图梁所承受的载荷主要有桁架梁(包括走台)自重载荷、输送带载荷、物料载荷、托辊及窗体载荷、优化设计通常包含以下几个步骤：桁架梁上工作人员和工具重力载荷、风载荷、输1)生成循环用分析文件该文件要包括整个送带与托辊的摩擦载荷、冰雪载荷、地震载荷等。分析过程，且必须满足参数化建立模型(PREP7)载荷计算分析见表1。求解(SOLUTION)提

8、取并指定状态变量和目标函载荷通过桁架梁