解析apdl語言的橋式起重機主梁的優(yōu)化設(shè)計

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1、設(shè)計計算DESIGN&CALCULATION基于APDL語言的橋式起重機主梁的優(yōu)化設(shè)計1232宋世軍，李蕾，曾慶貴，張通友（1.山東建筑大學(xué)機電學(xué)院，山東濟南250101；2.山東國弘重工機械有限公司，山東淄博256401；3.山東省特種設(shè)備檢驗研究院，山東濟南250101）［摘要］提出了基于ANSYSOPT模塊的以強度、剛度和局部穩(wěn)定性為邊界條件的優(yōu)化方法，并將該方法運用于橋式起重機主梁的優(yōu)化。論述了橋機對應(yīng)的優(yōu)化模型和程序流程，利用APDL語言開發(fā)了橋機主梁優(yōu)化程序。該優(yōu)化程序通過非設(shè)計變量的參數(shù)化，實現(xiàn)了橋機智能快速優(yōu)化；通過設(shè)計變量的標(biāo)準(zhǔn)離散化，實現(xiàn)了優(yōu)化結(jié)果（板材厚度）的

2、直接讀取。最后利用開發(fā)的橋機主梁優(yōu)化程序，對一臺橋機主梁進行了優(yōu)化，通過實例驗證該優(yōu)化方法的有效性和優(yōu)越性。［關(guān)鍵詞］橋式起重機；ANSYS；優(yōu)化程序；鋼結(jié)構(gòu)［中圖分類號］TH215［文獻標(biāo)識碼］B［文章編號］1001-554X（2013）03-0082-04OptimizeddesignofbridgecranemaingirderbasedonAPDLSONGShi-jun，LILei，ZENGQing-gui，ZHANGTong-you橋式起重機大部分采用板材結(jié)構(gòu)，而采用傳1橋式起重機主梁的新優(yōu)化模型和優(yōu)化程統(tǒng)計算手段很難精確計算每塊板材的受力狀態(tài)，尤序結(jié)構(gòu)其是對于軌道不在中

3、間的橋機主梁，優(yōu)化結(jié)果更不1.1主梁的新優(yōu)化模型精確，因此有必要采用有限元方法進行優(yōu)化，在保1.1.1新模型概述證結(jié)構(gòu)中每個單元強度足夠的情況下，使得結(jié)構(gòu)用OPT模塊的優(yōu)化中，其約束條件一般只是強度材最省。約束和撓度約束。本文提出的新優(yōu)化模型增加了板利用ANSYS軟件的優(yōu)化模塊（OPT）和殼穩(wěn)定性的約束，因此新優(yōu)化模型可以描述為：在ANSYS自帶的參數(shù)化設(shè)計語言（APDL）可以開發(fā)滿足結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定性的條件下使結(jié)構(gòu)自重出專用的鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序；建立在參數(shù)化建模的基達到最輕。即礎(chǔ)上的OPT模塊，對一臺橋機大型鋼結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模過程需要至少2、3天。另外，對于以板殼單元G==min

4、{?gii,1~n}為主的箱型橋機，優(yōu)化后的板材厚度都不是整數(shù)，s.t.timin≤ti≤timax需要圓整，而圓整后的模型，又不一定在原優(yōu)化設(shè)σmax≤［σ］計的可行域內(nèi)。dmax≤［d］針對以上不足，在傳統(tǒng)優(yōu)化方法的基礎(chǔ)上做T≥［T］了一些改進，將一種新的優(yōu)化設(shè)計手段融入優(yōu)化程其中g(shù)i——橋機各部分的重量；序中，使得橋機的優(yōu)化更加快捷，優(yōu)化結(jié)果更符合ti——橋機各部分板材的厚度；設(shè)計要求。dmax——橋機主梁的最大撓度；本文以橋機的一種板式主梁為例，論述了橋T——橋機的屈曲特征值，如果大于1，表示機鋼結(jié)構(gòu)的新優(yōu)化模型和對應(yīng)的優(yōu)化程序流程，重沒有屈曲失穩(wěn)，反之表示屈曲失穩(wěn)。點闡述

5、其中的關(guān)鍵技術(shù)，并且開發(fā)了該類結(jié)構(gòu)型式［收稿日期］2012-10-25主梁的通用優(yōu)化程序，應(yīng)用該優(yōu)化程序做了一個優(yōu)［通訊地址］李蕾，山東淄博桓臺縣唐山鎮(zhèn)1701號，山東化實例，驗證該優(yōu)化方法的有效性。國弘重工機械有限公司82建筑機械2013.3（上半月刊）1.1.2設(shè)計變量值，往往不符合鋼材相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，需要修正，然而修如圖1所示，某橋式起重機的設(shè)計變量為t1-正后的結(jié)果很有可能不在可行域內(nèi)，或者不是最優(yōu)t8。在ANSYS的OPT優(yōu)化中，默認(rèn)的設(shè)計變量按照結(jié)果。連續(xù)值變化。但如果最后優(yōu)化的板材厚度是連續(xù)aeItABst=t6fhbAmx間距BgZZZⅢdⅠ放大A-At=t1B-BⅡ放大

6、Ⅲ放大Ⅱwxujθqvt=t5t=t3t=t4yt=t8zzct=t7kt=t2zp圖1橋式起重機主梁的參數(shù)化結(jié)構(gòu)為解決以上不足，本文提出的新優(yōu)化模型的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(板材厚度表)中間數(shù)據(jù)庫(分析文件)設(shè)計變量中板材厚度參數(shù)在優(yōu)化過程中按一些離散優(yōu)化模塊OPT點變化，這些離散點均對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)型材庫里的某一個型材型號。結(jié)果數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)形式1.1.3狀態(tài)變量起重特性板材規(guī)格（1）等效應(yīng)力σmax。輸入材質(zhì)等效應(yīng)力其約束條件為σmax≤［σ］，這是強度約束，輸出狀態(tài)變量上下限最大撓度σmax指每一類板材單元的最大應(yīng)力。結(jié)構(gòu)參數(shù)屈曲特征值（2）屈曲穩(wěn)定性特征值T。其約束條件為T≥［T］這是局部穩(wěn)定

7、性圖2優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)約束。1.3優(yōu)化程序流程（3）撓度dmax。（1）流程圖。其約束條件為dmax≤［d］。本文論述的優(yōu)化方法的優(yōu)化流程如圖3所示。1.2優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)（2）分析文件的生成流程。優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)如圖2所示，共包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析文件的生成過程如圖4所示。庫、中間數(shù)據(jù)庫、優(yōu)化模塊、輸入和結(jié)果數(shù)據(jù)庫本文提出的的優(yōu)化程序流程利用OPT模塊，增（輸出）等部分。加了數(shù)據(jù)庫的定義，程序中部分計算的過程需要查輸入包括結(jié)構(gòu)形式、起重性能（最大起重詢數(shù)據(jù)庫；同時設(shè)計變量（板厚）的離