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基于HyperWorks的伸缩臂叉车伸缩臂结构拓扑优化
发布日期:2011-8-10 信息来源:和润起重
1、伸缩臂连接部分模型处理 建模后必须建立各节臂的连接关系。伸缩臂连接部分采用滑块接触,属于非线性接触问题,须反复迭代计算求解,计算量过大,且准确性也较差,因此运用节点自由度耦合技术来模拟各节臂的连接。为实现伸缩臂与滑块之间仅传递压力而不传递拉力的目的,利用各节臂与滑块位置相邻近节点的自由度耦合。耦合的方法:选择analysis面板equations功能,将主动点的法向自由度和dof 6与从动点的法向自由度耦合。
2、设置边界条件
在基本臂铰座处,采用发散形状的刚性连接,实现铰座处轴承之间力的传递,使其只转动,不平动,实现铰轴的静力特性和运动特性。约束基本臂铰座处3个方向平移自由度(dofl、dof2、dof3)和2个方向的转动自由度(dof5、dof6)。在3节臂头部采用发散形状的刚性连接,实现伸缩臂与折臂之间的弯矩和扭矩的传递,约束3节臂头部中心节点处的6个自由度。
3、施加弯矩、扭矩边界条件
伸缩臂所承受的载荷有额定载荷、货叉重力、折臂重力、伸缩臂自重及额定载荷偏心时所产生的扭矩。伸缩臂自重计算通过设置重力加速度的大小和方向自动完成。折臂重力、货叉重力和额定载荷所产生的弯矩施加于3节臂臂端中心节点处。由于偏心扭矩方向存在2种可能情况,因此在3节臂臂端中心节点处施加正负2个方向的扭矩。
4、工况设置
额定载荷不产生扭矩和额定载荷分别在正或负方向产生最大扭矩3种工况。
5、伸缩臂结构的拓扑优化
6、伸缩臂的结构为板壳结构,在轴承及液压缸的约束下,承受前端载荷力。
7、(1)设计目标为加权应变能最小,约束为体积分数的上限为0.3;(2)在responses子面板中定义volume-frac和wcomp 2个响应。选择objective面板将响应wcomp定义成目标函数;选择dconstraints面板将响应volumefrac定义成约束条件:(3)为得到易于制造的结构和满足实际设计需要,在拓扑优化过程中考虑对称条件,并设置base thickness为2mm;(4)采用变密度法,通过optistruct进行优化,得到各节臂优化结果。
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