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高空作业平台伸缩臂有限元分析及变幅铰点优化

作　者: 林亮
导　师: 刘晓婷
学　校: 长安大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 高空作业平台伸缩臂有限元优化变幅铰点
分类号: TH211.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着城镇化建设的快速发展,城市建筑向高大和多样性方向发展,高层建筑、体育场馆、机场候机楼、宾馆等建筑的内外立面和大堂空间结构安装、清洗、维护和装饰作业的需求越来越多,对适合于此类建筑物施工的设备需求量与日俱增。采用适合高大空间施工作业、移动方便的高空作业平台,可实现施工效率高、施工速度快、使用安全、节能环保等优势,是实现高大建筑空间施工作业要求的首选设备。伸缩臂是高空作业平台的重要承载部件之一,也是整机结构强度相对薄弱的部分,其力学性能对机械的正常运转有直接影响。本文依托国家科技支撑计划项目《无脚手架安装作业装备技术研究与产业化开发》(项目编号：2008BAJ09B07),结合Pro/E和大型有限元通用程序ANSYS建立伸缩臂结构的有限元模型,根据《起重机设计规范》对伸缩臂的载荷及约束进行简化处理,并对其结构进行了有限元结构分析,从而求得伸缩臂结构在几个典型工况下的静态变形和应力。根据分析结果,将伸缩臂结构重量最轻作为优化设计的目标,采用ANSYS的优化平台,提取截面特性,建立伸缩臂结构优化问题的数学模型,对其截面进行尺寸优化。针对该型高空作业平台的伸缩臂变幅铰点位置确定,依据多目标优化理论和理想点法,建立了变幅铰点优化的数学模型,并对其求解,得出优化结果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-16
  1.1 课题的提出  9
  1.2 课题研究现状  9-14
    1.2.1 高空作业机械发展现状  9-10
    1.2.2 伸缩臂的研究现状  10-12
    1.2.3 高空作业平台概况  12-14
  1.3 课题主要研究内容  14-16
第二章课题研究理论基础与方法  16-24
  2.1 有限元方法简介  16-17
    2.1.1 基本思想  16
    2.1.2 有限元法的特点  16-17
  2.2 有限元方法的结构分析理论  17-20
    2.2.1 结构有限元分析的基本原理  17
    2.2.2 结构有限元分析的分析过程  17-18
    2.2.3 ANSYS简介  18-20
  2.3 MATLAB简介  20-22
    2.3.1 MATLAB系统结构  20-21
    2.3.2 优化工具箱  21-22
  2.4 结构优化设计理论  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第三章高空作业平台伸缩臂设计与建模  24-30
  3.1 "蜘蛛型"高空作业平台结构简述  24-25
  3.2 伸缩臂实体模型的建立  25-27
    3.2.1 设计平台的选择  25-26
    3.2.2 伸缩臂装配模型的建立  26-27
  3.3 有限元模型的建立  27-29
  3.4 本章小结  29-30
第四章伸缩臂的有限元分析  30-50
  4.1 ANSYS结构有限元分析流程  30-31
    4.1.1 前处理  30
    4.1.2 加载并求解  30-31
    4.1.3 后处理  31
  4.2 伸缩臂工况分析与力学计算  31-36
    4.2.1 工况分析  31-32
    4.2.2 力学计算  32-36
  4.3 伸缩臂有限元分析  36-43
    4.3.1 前处理  36-37
    4.3.2 载荷及约束处理  37-39
    4.3.3 有限元求解结果与分析  39-43
  4.4 伸缩臂的结构优化  43-48
    4.4.1 优化方法  43
    4.4.2 优化变量及实现步骤  43-44
    4.4.3 伸缩臂的优化设计  44-48
  4.5 本章小结  48-50
第五章高空作业平台变幅三铰点优化  50-60
  5.1 多目标优化数学原理  50-52
  5.2 变幅铰点数学模型的建立  52-58
    5.2.1 设计变量的确定  52
    5.2.2 目标函数的建立  52-54
    5.2.3 约束条件的建立  54-55
    5.2.4 MATLAB求解  55-58
  5.3 优化结果与分析  58-59
  5.4 本章小结  59-60
结论与展望  60-62
  结论  60
  展望  60-62
参考文献  62-64
攻读学位期间取得的研究成果  64-65
致谢  65

高空作业平台伸缩臂有限元分析及变幅铰点优化

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