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Inspire在懸臂架輕量化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.doc

      懸臂架是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，作業(yè)高效的吊裝設(shè)備，在貨物裝卸中發(fā)揮著較大的作用。懸臂架的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，又具有重量輕、工作靈活等特點(diǎn)，在一般的吊裝場(chǎng)所應(yīng)用廣泛。懸臂架的主體結(jié)構(gòu)采用鋼板焊接而成，一般結(jié)構(gòu)形式如圖一所示。根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析可知，這類(lèi)結(jié)構(gòu)在外力作用下高應(yīng)力區(qū)主要分布在結(jié)構(gòu)根部，在吊臂結(jié)構(gòu)其它區(qū)域應(yīng)力較小，這樣的應(yīng)力分布未能充分發(fā)揮所有材料的承載性能。如果對(duì)這類(lèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使應(yīng)力分布趨于均勻化，便能充分發(fā)揮材料性能，節(jié)省成本。

       本文利用簡(jiǎn)單易用，功能強(qiáng)大的Inspire，采用分步漸進(jìn)的優(yōu)化策略，先后利用拓?fù)鋬?yōu)化和尺寸優(yōu)化，對(duì)懸臂架進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。第一步拓?fù)鋬?yōu)化以剛度最大為優(yōu)化目標(biāo)，第二步尺寸優(yōu)化，以性能為約束條件、質(zhì)量最輕為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)，優(yōu)化方案減重23%。

      懸臂架主體采用鋼板焊接成型，焊接方式為二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。具體的結(jié)構(gòu)如圖1所示。主臂材質(zhì)為Q345，其余結(jié)構(gòu)材料為Q235。Inspire采用OptiStruct求解器，保證了求解效率和計(jì)算精度。

軟件提供了完整的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能，利用該優(yōu)化技術(shù)，對(duì)懸臂架模型進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化和尺寸優(yōu)化求解，最終解決了懸臂架輕量化設(shè)計(jì)的問(wèn)題，并且效果顯著。

1、  懸臂架經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)均滿(mǎn)足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；

2、  懸臂架重量由73.5 Kg降到66 Kg，減重10%，實(shí)現(xiàn)了低成本地輕量化設(shè)計(jì)；

3、  該方法對(duì)其它類(lèi)似結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)具有實(shí)際的參考價(jià)值。