本文關(guān)鍵詞：卡爾多爐爐體吊具主梁結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化設(shè)計

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【摘要】：現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)不斷發(fā)展，在追求產(chǎn)品輕量化設(shè)計的同時，設(shè)計的創(chuàng)新性和經(jīng)濟(jì)性得到了越來越多的關(guān)注，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計也成為一個迅速發(fā)展的設(shè)計領(lǐng)域，它使得設(shè)計人員可以更主動的進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計。 卡爾多爐爐體吊具完成對卡爾多爐的夾取、運(yùn)送、卸載等多項工作，主梁是整個結(jié)構(gòu)的主要承載部件，其結(jié)構(gòu)形式對爐體吊具的力學(xué)性能和工作性能都有很大影響。目前國內(nèi)對爐體吊具的設(shè)計多采用傳統(tǒng)設(shè)計方法，局限于對結(jié)構(gòu)做有限元強(qiáng)度分析校核，并根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行鋼板尺寸優(yōu)化等，未能對結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化和形狀優(yōu)化，沒有形成完整的優(yōu)化設(shè)計流程，很難從根本上改進(jìn)原結(jié)構(gòu)，也不能獲得真正意義上的最優(yōu)設(shè)計。 本文選擇卡爾多爐爐體吊具主梁的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計為研究課題，首先以實體單元建立卡爾多爐爐體吊具主梁的有限元模型，通過靜強(qiáng)度分析、穩(wěn)定性分析和約束模態(tài)分析，了解爐體吊具主梁的結(jié)構(gòu)特性，找到結(jié)構(gòu)薄弱部位，以及強(qiáng)度盈余較大部位，指導(dǎo)后續(xù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。由于組成爐體吊具主梁的鋼板其壁厚與構(gòu)件長度相比很小，也適合選用殼單元來模擬，因此本文通過實體單元和殼單元兩種有限元模型計算結(jié)果的對比，確保實體單元有限元模型的分析結(jié)果可靠有效。 本文采用Altair公司開發(fā)的優(yōu)化軟件Optistruct，對爐體吊具主梁的設(shè)計從拓?fù)鋬?yōu)化、形狀優(yōu)化，再到尺寸優(yōu)化，，完成從總體框架設(shè)計到細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的過程，最終獲得滿足設(shè)計要求的優(yōu)化設(shè)計方案。本文獲得的卡爾多爐爐體吊具主梁的優(yōu)化設(shè)計方案已經(jīng)被企業(yè)采納，并用于工程實際。 最后，本文采用漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法（ESO）對卡爾多爐爐體吊具主梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化。漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法（ESO）因其思想樸素、效果明顯、易于實現(xiàn)成為結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化領(lǐng)域中新的研究方向。目前方法的研究成果多偏于理論方面，工程應(yīng)用成果不多。本文將ESO方法應(yīng)用于工程實際，獲得具有應(yīng)用價值的成果。并將采用Optistruct軟件和ESO方法兩種優(yōu)化手段的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果進(jìn)行對比分析，確保優(yōu)化設(shè)計方案的可靠性。
【關(guān)鍵詞】：卡爾多爐 爐體吊具主梁 拓?fù)鋬?yōu)化 漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化（ESO） 有限元方法
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH211
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化9-12
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的分類9-10
• 1.2.2 離散結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化10
• 1.2.3 連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化10-12
• 1.3 卡爾多爐爐體吊具主梁的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 論文的主要內(nèi)容13
• 1.5 論文的研究意義13-15
• 2 卡爾多爐爐體吊具主梁結(jié)構(gòu)分析15-31
• 2.1 引言15
• 2.2 卡爾多爐爐體吊具基本參數(shù)15
• 2.3 卡爾多爐爐體吊具主梁模型的建立15-20
• 2.3.1 基本假定15-16
• 2.3.2 建模方法的選擇16
• 2.3.3 單元選擇16-17
• 2.3.4 有限元模型的建立17-19
• 2.3.5 邊界條件的建立19-20
• 2.4 卡爾多爐爐體吊具主梁靜強(qiáng)度分析20-22
• 2.4.1 工作工況分析20
• 2.4.2 應(yīng)力計算結(jié)果分析20-21
• 2.4.3 位移計算結(jié)果分析21-22
• 2.5 殼單元靜強(qiáng)度對比分析22-25
• 2.5.1 有限元模型的建立22-23
• 2.5.2 計算結(jié)果分析23-24
• 2.5.3 計算結(jié)果對比24-25
• 2.6 卡爾多爐爐體吊具主梁穩(wěn)定性分析25
• 2.7 卡爾多爐爐體吊具主梁模態(tài)分析25-29
• 2.7.1 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析概述25-26
• 2.7.2 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析基本原理26
• 2.7.3 邊界條件的建立26
• 2.7.4 模態(tài)分析結(jié)果26-29
• 2.8 本章小結(jié)29-31
• 3 卡爾多爐爐體吊具主梁優(yōu)化設(shè)計31-59
• 3.1 引言31
• 3.2 OPTISTRUCT 結(jié)構(gòu)優(yōu)化31-32
• 3.3 優(yōu)化設(shè)計流程32-33
• 3.4 卡爾多爐爐體吊具主梁第一次拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計33-37
• 3.4.1 優(yōu)化模型的建立33-34
• 3.4.2 有限元模型的建立和邊界條件的加載34-36
• 3.4.3 優(yōu)化參數(shù)的設(shè)定36
• 3.4.4 優(yōu)化結(jié)果36-37
• 3.5 卡爾多爐爐體吊具主梁第一次形狀優(yōu)化設(shè)計37-40
• 3.5.1 優(yōu)化模型的建立37
• 3.5.2 有限元模型的建立和邊界條件的加載37-38
• 3.5.3 優(yōu)化參數(shù)的設(shè)定38-39
• 3.5.4 優(yōu)化結(jié)果39-40
• 3.6 卡爾多爐爐體吊具主梁第二次形狀優(yōu)化設(shè)計40-43
• 3.6.1 有限元模型的建立和邊界條件的加載40-41
• 3.6.2 優(yōu)化參數(shù)的設(shè)定41-42
• 3.6.3 優(yōu)化結(jié)果42-43
• 3.7 卡爾多爐爐體吊具主梁第二次拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計43-45
• 3.7.1 有限元模型的建立和邊界條件的加載43-44
• 3.7.2 優(yōu)化參數(shù)的設(shè)定44
• 3.7.3 優(yōu)化結(jié)果44-45
• 3.8 卡爾多爐爐體吊具主梁尺寸優(yōu)化設(shè)計45-50
• 3.8.1 優(yōu)化模型的建立45-46
• 3.8.2 有限元模型的建立和邊界條件的加載46-48
• 3.8.3 優(yōu)化參數(shù)的設(shè)定48
• 3.8.4 優(yōu)化結(jié)果48-50
• 3.9 卡爾多爐爐體吊具主梁優(yōu)化后結(jié)構(gòu)分析50-57
• 3.9.1 有限元模型的建立50-51
• 3.9.2 靜強(qiáng)度分析51-53
• 3.9.3 穩(wěn)定性分析53-54
• 3.9.4 模態(tài)分析54-56
• 3.9.5 優(yōu)化前后結(jié)構(gòu)性能對比56-57
• 3.10 本章小結(jié)57-59
• 4 漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法在卡爾多爐爐體吊具主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用59-75
• 4.1 引言59
• 4.2 漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法（ESO）59-63
• 4.2.1 漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法（ESO）的發(fā)展59-60
• 4.2.2 漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法（ESO）的基本理論60-63
• 4.3 卡爾多爐爐體吊具主梁基于漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化——平面二維結(jié)構(gòu)63-67
• 4.3.1 基礎(chǔ)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的確定63-64
• 4.3.2 計算模型的確定64
• 4.3.3 拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計64-67
• 4.4 卡爾多爐爐體吊具主梁基于漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化——空間三維結(jié)構(gòu)67-73
• 4.4.1 空間三維問題應(yīng)力準(zhǔn)則67-68
• 4.4.2 基礎(chǔ)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的確定68
• 4.4.3 計算模型的確定68-69
• 4.4.4 拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計69-73
• 4.5 與第 3 章拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果的對比73
• 4.6 本章小結(jié)73-75
• 5 結(jié)論與展望75-77
• 5.1 結(jié)論75
• 5.2 展望75-77
• 致謝77-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 附錄85
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文85

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：1050704