一種起重機(jī)環(huán)梁的設(shè)計(jì)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種起重機(jī)環(huán)梁的設(shè)計(jì)方法，屬于機(jī)械部件設(shè)計(jì)領(lǐng)域。設(shè)計(jì)方法包括：構(gòu)建環(huán)梁的初始化幾何模型；對(duì)初始化幾何模型進(jìn)行離散，以得到離散體；在離散體的基礎(chǔ)上，設(shè)定載荷條件、邊界約束條件和材料屬性；結(jié)合載荷條件、邊界約束條件和材料屬性，采用有限元法計(jì)算得到有限元仿真模型；采用拓?fù)鋬?yōu)化法對(duì)有限元仿真模型進(jìn)行優(yōu)化，以得到優(yōu)化結(jié)果模型；在優(yōu)化結(jié)果模型上設(shè)置應(yīng)力值區(qū)間，并設(shè)定等應(yīng)力線數(shù)量N，在應(yīng)力值區(qū)間內(nèi)等差選擇N個(gè)應(yīng)力值，在環(huán)梁上分別選取具有應(yīng)力值的所有應(yīng)力點(diǎn)，將應(yīng)力值相等的應(yīng)力點(diǎn)連接起來(lái)以得到等應(yīng)力線；根據(jù)等應(yīng)力線對(duì)優(yōu)化結(jié)果模型進(jìn)行強(qiáng)度性能校核，以得到環(huán)梁。本發(fā)明縮小了環(huán)梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)周期。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種起重機(jī)環(huán)梁的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)械部件設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種起重機(jī)環(huán)梁的設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)梁是起重機(jī)的重要支撐部件，起到承載升降平臺(tái)的作用。在設(shè)計(jì)起重機(jī)的過(guò)程 中，針對(duì)環(huán)梁的減重設(shè)計(jì)是十分重要的部分。
[0003] 現(xiàn)在常見(jiàn)的設(shè)計(jì)方法為首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比構(gòu)型得到環(huán)梁的初始化幾何模型，然后 通過(guò)有限元法得到環(huán)梁的有限元仿真模型，接著在有限元仿真模型的基礎(chǔ)上對(duì)環(huán)梁的結(jié)構(gòu) 進(jìn)行反復(fù)的優(yōu)化，最后得到合乎要求的環(huán)梁。
[0004] 然而在利用該方法設(shè)計(jì)環(huán)梁時(shí)，初始化幾何模型的設(shè)計(jì)起到了至關(guān)重要的作用， 之后對(duì)初始化幾何模型的優(yōu)化過(guò)程只能通過(guò)被動(dòng)校核與再設(shè)計(jì)的反復(fù)循環(huán)實(shí)現(xiàn)，所W-旦 初始化幾何模型設(shè)計(jì)的不正確，那么之后的優(yōu)化周期將十分的漫長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法優(yōu)化周期長(zhǎng)的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種起重機(jī)環(huán) 梁的設(shè)計(jì)方法。所述技術(shù)方案如下：
[0006] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種起重機(jī)環(huán)梁的設(shè)計(jì)方法，所述設(shè)計(jì)方法包括：
[0007] 構(gòu)建環(huán)梁的初始化幾何模型；
[000引對(duì)所述初始化幾何模型進(jìn)行離散，W得到離散體；
[0009] 在所述離散體的基礎(chǔ)上，設(shè)定載荷條件、邊界約束條件和材料屬性；
[0010] 結(jié)合所述載荷條件、所述邊界約束條件和所述材料屬性，W所述離散體為基礎(chǔ)，采 用有限元法計(jì)算得到有限元仿真模型；
[0011] 采用拓?fù)鋬?yōu)化法對(duì)所述有限元仿真模型進(jìn)行優(yōu)化，W得到優(yōu)化結(jié)果模型；
[0012] 在所述優(yōu)化結(jié)果模型上設(shè)置應(yīng)力值區(qū)間，并設(shè)定等應(yīng)力線數(shù)量N，在所述應(yīng)力值區(qū) 間內(nèi)等差選擇N個(gè)應(yīng)力值，在所述環(huán)梁上分別選取具有所述應(yīng)力值的所有應(yīng)力點(diǎn)，將應(yīng)力值 相等的所述應(yīng)力點(diǎn)連接起來(lái)W得到等應(yīng)力線；
[0013] 根據(jù)所述等應(yīng)力線對(duì)所述優(yōu)化結(jié)果模型進(jìn)行強(qiáng)度性能校核，W得到所述環(huán)梁。
[0014] 進(jìn)一步地，所述構(gòu)建環(huán)梁的初始化幾何模型，包括:根據(jù)所述環(huán)梁的結(jié)構(gòu)，確定所 述環(huán)梁的尺寸參數(shù)，根據(jù)所述尺寸參數(shù)構(gòu)建所述環(huán)梁的初始化幾何模型。
[0015] 進(jìn)一步地，所述環(huán)梁的結(jié)構(gòu)包括:環(huán)狀結(jié)構(gòu)的外殼板、內(nèi)筋板和四個(gè)安裝孔，所述 內(nèi)筋板安裝在所述外殼板內(nèi)，所述四個(gè)安裝孔沿圓周方向設(shè)置在所述外殼板的側(cè)壁上。
[0016] 進(jìn)一步地，將所述外殼板分為上面板、下面板、內(nèi)圓板和八個(gè)外面板，所述八個(gè)外 面板依次首尾相連形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的上邊與所述上面板的外邊緣相連，所述 環(huán)狀結(jié)構(gòu)的下邊與所述下面板的外邊緣相連，所述內(nèi)圓板的兩端分別與所述上面板的內(nèi)邊 緣和所述下面板的內(nèi)邊緣相連。
[0017] 進(jìn)一步地，所述對(duì)所述初始化幾何模型進(jìn)行離散，包括:將所述初始化幾何模型轉(zhuǎn) 化為由有限個(gè)單元組成的所述離散體，所述離散體的單元數(shù)為32248個(gè)。
[0018] 進(jìn)一步地，所述設(shè)計(jì)方法還包括:所述載荷條件和所述邊界約束條件均根據(jù)所述 環(huán)梁的最大載荷設(shè)定。
[0019] 進(jìn)一步地，將所述環(huán)梁的最大載荷為設(shè)為350MPa。
[0020] 進(jìn)一步地，所述采用拓?fù)鋬?yōu)化法對(duì)所述有限元仿真模型進(jìn)行優(yōu)化，包括:將所述環(huán) 梁的材料分布作為優(yōu)化的變量，將降低所述環(huán)梁的質(zhì)量作為優(yōu)化的目標(biāo)。
[0021] 進(jìn)一步地，所述采用拓?fù)鋬?yōu)化法對(duì)所述有限元仿真模型進(jìn)行優(yōu)化，還包括:在對(duì)所 述有限元仿真模型進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中加入優(yōu)化性能約束，所述優(yōu)化性能約束為靜載變形約 束、諧振頻率約束和質(zhì)量約束中的至少一種。
[0022] 進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述等應(yīng)力線對(duì)所述優(yōu)化結(jié)果模型進(jìn)行強(qiáng)度性能校核，包括： 選取與各所述等應(yīng)力線間距最近的節(jié)點(diǎn)，并獲取各個(gè)所述節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值，參照所述應(yīng)力值 和所述等應(yīng)力線來(lái)判斷所述優(yōu)化結(jié)果模型的強(qiáng)度性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)。
[0023] 本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：
[0024] 本實(shí)施例通過(guò)首先構(gòu)建環(huán)梁的初始化幾何模型，接著對(duì)初始化幾何模型進(jìn)行離散 得到離散體，然后在離散體的基礎(chǔ)上，設(shè)定載荷條件、邊界約束條件和材料屬性，并結(jié)合載 荷條件、邊界約束條件和材料屬性，W離散體為基礎(chǔ)，采用有限元法計(jì)算得到有限元仿真模 型，接著采用拓?fù)鋬?yōu)化法對(duì)有限元仿真模型進(jìn)行優(yōu)化得到優(yōu)化結(jié)果模型，最后對(duì)優(yōu)化結(jié)果 模型進(jìn)行強(qiáng)度性能校核得到環(huán)梁，由于拓?fù)鋬?yōu)化法可W主動(dòng)設(shè)定與環(huán)梁相關(guān)的約束條件， 所W避免了被動(dòng)優(yōu)化，從而縮小了環(huán)梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)周期。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他 的附圖。
[0026] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種起重機(jī)環(huán)梁的設(shè)計(jì)方法的流程圖；
[0027] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種起重機(jī)環(huán)梁的設(shè)計(jì)方法的流程圖；
[0028] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例二提供的環(huán)梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的環(huán)梁的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例二提供的有限元仿真模型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖6是本發(fā)明實(shí)施例二提供的優(yōu)化結(jié)果模型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例二提供的等應(yīng)力線的布置示意圖。
[0033] 圖中各符號(hào)表示含義如下：
[0034] 1-外殼板，11-上面板，12-下面板，13-內(nèi)圓板，14-外面板，2-內(nèi)筋板，3-安裝孔，4- 粧腿插孔。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0036] 實(shí)施例一
[0037] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種起重機(jī)環(huán)梁的設(shè)計(jì)方法，如圖1所示，該設(shè)計(jì)方法包括：
[0038] 步驟101:構(gòu)建環(huán)梁的初始化幾何模型。
[0039] 步驟102:對(duì)初始化幾何模型進(jìn)行離散，W得到離散體。
[0040] 步驟103:在離散體的基礎(chǔ)上，設(shè)定載荷條件、邊界約束條件和材料屬性。
[0041] 步驟104:結(jié)合載荷條件、邊界約束條件和材料屬性，W離散體為基礎(chǔ)，采用有限元 法計(jì)算得到有限元仿真模型。
[0042] 步驟105:采用拓?fù)鋬?yōu)化法對(duì)有限元仿真模型進(jìn)行優(yōu)化，W得到優(yōu)化結(jié)果模型。
[0043] 步驟106:在優(yōu)化結(jié)果模型上設(shè)置應(yīng)力值區(qū)間，并設(shè)定等應(yīng)力線數(shù)量N，在應(yīng)力值區(qū) 間內(nèi)等差選擇N個(gè)應(yīng)力值，在環(huán)梁上分別選取具有應(yīng)力值的所有應(yīng)力點(diǎn)，將應(yīng)力值相等的應(yīng) 力點(diǎn)連接起來(lái)W得到等應(yīng)力線。
[0044] 步驟107:根據(jù)等應(yīng)力線對(duì)優(yōu)化結(jié)果模型進(jìn)行強(qiáng)度性能校核，W得到環(huán)梁。
[0045] 本實(shí)施例通過(guò)首先構(gòu)建環(huán)梁的初始化幾何模型，接著對(duì)初始化幾何模型進(jìn)行離散 得到離散體，然后在離散體的基礎(chǔ)上，設(shè)定載荷條件、邊界約束條件和材料屬性，并結(jié)合載 荷條件、邊界約束條件和材料屬性，W離散體為基礎(chǔ)，采用有限元法計(jì)算得到有限元仿真模 型，接著采用拓?fù)鋬?yōu)化法對(duì)有限元仿真模型進(jìn)行優(yōu)化得到優(yōu)化結(jié)果模型，最后對(duì)優(yōu)化結(jié)果 模型進(jìn)行強(qiáng)度性能校核得到環(huán)梁，由于拓?fù)鋬?yōu)化法可W主動(dòng)設(shè)定與環(huán)梁相關(guān)的約束條件， 所W避免了被動(dòng)優(yōu)化，從而縮小了環(huán)梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)周期。
[0046] 實(shí)施例二
[0047] 本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種起重機(jī)環(huán)梁的設(shè)計(jì)方法，如圖2所示，該設(shè)計(jì)方法包 括：
[004引步驟201:構(gòu)建環(huán)梁的初始化幾何模型。
[0049] 運(yùn)樣，可W確定環(huán)梁的基礎(chǔ)輪廓外形，為步驟202提供了優(yōu)化基礎(chǔ)。
[0050] 具體地，根據(jù)環(huán)梁的結(jié)構(gòu)，確定環(huán)梁的尺寸參數(shù)，并根據(jù)環(huán)梁的尺寸參數(shù)構(gòu)建環(huán)梁 的初始化幾何模型。其中，尺寸參數(shù)可W為環(huán)梁的輪廓外形尺寸和功能尺寸，輪廓外形尺寸 可W具體為環(huán)梁的長(zhǎng)度、寬度和高度等，功能尺寸可W具體為環(huán)梁的裝配件的尺寸，裝配件 可W具體為環(huán)梁的安裝孔和粧腿插孔，環(huán)梁的具體結(jié)構(gòu)請(qǐng)?jiān)斠?jiàn)下文描述。
[0051] 例如:如果將輪廓外形尺寸中的長(zhǎng)度、寬度和高度均設(shè)為Im,那么初始化幾何模型 即為邊長(zhǎng)Im的立方體構(gòu)件，容易理解的，如果將粧腿插孔的孔徑設(shè)為0.5m，孔深設(shè)為Im,那 么將在上述立方體構(gòu)件內(nèi)得到一個(gè)相應(yīng)的通孔。
[0052] 參見(jiàn)圖3和圖4,在本實(shí)施例中，環(huán)梁的結(jié)構(gòu)包括:環(huán)狀結(jié)構(gòu)的外殼板1、內(nèi)筋板2、和 四個(gè)安裝孔3,內(nèi)筋板2安裝在外殼板1內(nèi)，四個(gè)安裝孔3沿圓周方向設(shè)置在外殼板1的側(cè)壁 上。
[0053] 具體地，將外殼板1分為上面板11、下面板12、內(nèi)圓板13和八個(gè)外面板14,八個(gè)外面 板14依次首尾相連形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，環(huán)狀結(jié)構(gòu)的上邊與上面板11的外邊緣相連，環(huán)狀結(jié)構(gòu)的 下邊與下面板12的外邊緣相連，內(nèi)圓板13的兩端分別與上面板11的內(nèi)邊緣和下面板12的內(nèi) 邊緣相連。其中，上面板11、下面板12、內(nèi)圓板13和八個(gè)外面板14共同構(gòu)成環(huán)梁的外輪廓，內(nèi) 圓板13構(gòu)成環(huán)梁的粧腿插孔4,粧腿插孔4與安裝孔3均為環(huán)梁的裝配件。
[0054] 步驟202:對(duì)初始化幾何模型進(jìn)行離散，W得到離散體(詳見(jiàn)圖5)。
[0055] 運(yùn)樣，可W將初始化幾何模型離散為多個(gè)相關(guān)聯(lián)的單元進(jìn)行分析，即實(shí)現(xiàn)了用有 限數(shù)量的未知量(相關(guān)聯(lián)的單元)去逼近無(wú)限數(shù)量的未知量(環(huán)梁），W得到較為精確的模擬 結(jié)果。
[0056] 具體地，將環(huán)梁的初始化幾何模型轉(zhuǎn)化為由有限個(gè)單元組成的離散體，實(shí)現(xiàn)時(shí)，由 于環(huán)梁結(jié)構(gòu)不像桿梁結(jié)構(gòu)那樣在內(nèi)部存在自然的連接節(jié)點(diǎn)（例如桿件與梁件之間的連接 點(diǎn)），而是W連續(xù)介質(zhì)的形式相互關(guān)聯(lián)，所W需要將環(huán)梁作為連續(xù)體，并通過(guò)網(wǎng)格劃分的方 式將連續(xù)體轉(zhuǎn)化為有限個(gè)單元組成的離散體。
[0057] 運(yùn)樣，便于計(jì)算機(jī)的計(jì)算，從而達(dá)到探究連續(xù)體的性能的目的。
[0058] 更具體地，離散體的單元數(shù)為32248個(gè)。其中，單元數(shù)由單元尺寸決定，單元尺寸越 小，單元數(shù)越大，反之，單元尺寸越大，單元數(shù)越小。值得說(shuō)明的是，單元尺寸可W在獲取有 限元仿真模型時(shí)進(jìn)行人為設(shè)定，并且，由于單元數(shù)越大，計(jì)算機(jī)的求解精度越高，相應(yīng)的求 解效率則越低，所W優(yōu)選地將單元尺寸設(shè)定為20mm巧Omm巧0mm，W得到單元數(shù)為32248個(gè)的 實(shí)體單元模型，該單元數(shù)較為適中，既能夠保證較高的求解精度，也能夠具有較高的求解效 率。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，也可W根據(jù)實(shí)際的需求對(duì)單元數(shù)做出相應(yīng)的調(diào)整，本發(fā)明對(duì)此 不做限制。
[0059] 步驟203:在離散體的基礎(chǔ)上，根據(jù)環(huán)梁的最大載荷設(shè)定載荷條件和邊界約束條 件，并在后續(xù)計(jì)算的過(guò)程中（建立有限元仿真模型的過(guò)程中）不斷逼近設(shè)定的載荷條件和邊 界約束條件。其中，環(huán)梁的最大載荷可W根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行設(shè)置，其數(shù)值需要大于環(huán)梁在實(shí) 際工況下所承載的最大載荷。
[0060] 優(yōu)選地，將環(huán)梁的最大載荷為設(shè)為350MPa。
[0061] 步驟204:在設(shè)定載荷條件和邊界約束條件之后，設(shè)定材料屬性。
[0062] 運(yùn)樣，提高了計(jì)算機(jī)的求解精度。
[0063] 具體地，材料屬性可W包括密度、彈性模量和泊松比等。
[0064] 步驟205:結(jié)合載荷條件、邊界約束條件和材料屬性，W離散體為基礎(chǔ)，采用有限元 法計(jì)算得到有限元仿真模型。從而使得最終得到的有限元仿真模型滿足設(shè)定的載荷條件和 邊界約束，且具有設(shè)定的材料屬性。
[0065] 步驟206:采用拓?fù)鋬?yōu)化法對(duì)有限元仿真模型進(jìn)行優(yōu)化，W得到優(yōu)化結(jié)果模型（詳 見(jiàn)圖6)。
[0066] 實(shí)現(xiàn)時(shí)，首先在有限元仿真模型上分別設(shè)定優(yōu)化區(qū)域和非優(yōu)化區(qū)域，然后確定優(yōu) 化設(shè)計(jì)變量并施加優(yōu)化性能約束，接著確定優(yōu)化目標(biāo)，最后采用拓?fù)鋬?yōu)化法對(duì)有限元仿真 模型進(jìn)行優(yōu)化得到優(yōu)化結(jié)果模型。
[0067] 其中，優(yōu)化區(qū)域即為需要進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化的區(qū)域，相應(yīng)的，非優(yōu)化區(qū)域?yàn)椴恍枰M(jìn)行 拓?fù)鋬?yōu)化的區(qū)域。在本實(shí)施例中，可W將安裝孔3和粧腿插孔4設(shè)為非優(yōu)化區(qū)域，相應(yīng)的除此 之外的部分即為優(yōu)化區(qū)域，從而能夠避免了裝孔3和粧腿插孔4的原始尺寸參數(shù)和位置特征 在拓?fù)鋬?yōu)化的過(guò)程中被改變，進(jìn)而保證了安裝孔3和粧腿插孔4的功能性。
[0068] 具體地，將環(huán)梁的材料分布作為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，將降低環(huán)梁的質(zhì)量作為優(yōu)化目標(biāo)。
[0069] 其中，優(yōu)化目標(biāo)可W根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)需求進(jìn)行相應(yīng)的選擇，例如，在本實(shí)施例中， 設(shè)計(jì)需求為減輕環(huán)梁的自重，那么優(yōu)化目標(biāo)就可W為降低環(huán)梁的質(zhì)量，本發(fā)明對(duì)此不做限 制。
[0070]更具體地，在對(duì)有限元仿真模型進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中加入優(yōu)化性能約束，優(yōu)化性能 約束為靜載變形約束、諧振頻率約束和質(zhì)量約束中的至少一種。
[0071 ]步驟207:對(duì)優(yōu)化結(jié)果模型進(jìn)行強(qiáng)度性能校核，W得到環(huán)梁。
[0072] 具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，在優(yōu)化結(jié)果模型上設(shè)置應(yīng)力值區(qū)間，并設(shè)定等應(yīng)力線數(shù)量N，在應(yīng)力 值區(qū)間內(nèi)等差選擇N個(gè)應(yīng)力值，在優(yōu)化結(jié)果模型上分別選取具有上述應(yīng)力值的所有應(yīng)力點(diǎn)， 將應(yīng)力值相等的應(yīng)力點(diǎn)連接起來(lái)W得到等應(yīng)力線，從而可W根據(jù)等應(yīng)力線獲取優(yōu)化結(jié)果模 型的真實(shí)受力情況。在上述實(shí)現(xiàn)方式中，應(yīng)力值區(qū)間和等應(yīng)力線數(shù)量均可W根據(jù)實(shí)際需求 人為設(shè)定，例如，如果需要保證獲取的受力情況的精確度，那么就可W適當(dāng)增加等應(yīng)力線數(shù) 量，W使得受力情況更真實(shí)，如果對(duì)獲取的受力情況的精確度要求不高，并且希望能夠快速 的得到分析結(jié)果，那么就可W適當(dāng)?shù)臏p少等應(yīng)力線數(shù)量，W降低計(jì)算機(jī)的計(jì)算量，在本實(shí)施 例中，取6條等應(yīng)力線。值得說(shuō)明的是，應(yīng)力值區(qū)間內(nèi)的最大應(yīng)力值即為設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定的許用 應(yīng)力，許用應(yīng)力應(yīng)該小于環(huán)梁的材料的屈服強(qiáng)度，在本實(shí)施例中該屈服強(qiáng)度設(shè)為350MPa。由 于，強(qiáng)度性能校核主要是驗(yàn)證環(huán)梁的最大應(yīng)力值及最大應(yīng)力值所處的位置是否滿足要求， 所W在強(qiáng)度性能校核中一般不設(shè)定應(yīng)力值區(qū)間內(nèi)的最小應(yīng)力值。此外，在設(shè)定許用應(yīng)力時(shí)， 可W設(shè)定一個(gè)安全系數(shù)，例如設(shè)定的安全系數(shù)為1.5,那么許用應(yīng)力相應(yīng)的變化為350MPa/ 1.5>233MPa，容易理解的，安全系數(shù)可W根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇，本發(fā)明對(duì)此不作限制。
[0073] 為了更進(jìn)一步地準(zhǔn)確獲取優(yōu)化結(jié)果模型的真實(shí)受力情況，可W選取與各等應(yīng)力線 間距最近的節(jié)點(diǎn)，并獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值，從而可W參照各個(gè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值和等應(yīng)力線 來(lái)判斷優(yōu)化結(jié)果模型的強(qiáng)度性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，如果節(jié)點(diǎn)正好位于等應(yīng)力線上，那么 選擇該節(jié)點(diǎn)。其中，節(jié)點(diǎn)即為各相鄰單元之間的連接點(diǎn)。
[0074] 在本實(shí)施例中，每個(gè)等應(yīng)力線附近節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力值如下表所示：
[0075]
[0076] 本實(shí)施例通過(guò)首先構(gòu)建環(huán)梁的初始化幾何模型，接著對(duì)初始化幾何模型進(jìn)行離散 得到離散體，然后在離散體的基礎(chǔ)上，設(shè)定載荷條件、邊界約束條件和材料屬性，并結(jié)合載 荷條件、邊界約束條件和材料屬性，W離散體為基礎(chǔ)，采用有限元法計(jì)算得到有限元仿真模 型，接著采用拓?fù)鋬?yōu)化法對(duì)有限元仿真模型進(jìn)行優(yōu)化得到優(yōu)化結(jié)果模型，最后對(duì)優(yōu)化結(jié)果 模型進(jìn)行強(qiáng)度性能校核得到環(huán)梁，由于拓?fù)鋬?yōu)化法可W主動(dòng)設(shè)定與環(huán)梁相關(guān)的約束條件， 所W避免了被動(dòng)優(yōu)化，從而縮小了環(huán)梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)周期。
[0077] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種起重機(jī)環(huán)梁的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述設(shè)計(jì)方法包括： 構(gòu)建環(huán)梁的初始化幾何模型； 對(duì)所述初始化幾何模型進(jìn)行離散，以得到離散體； 在所述離散體的基礎(chǔ)上，設(shè)定載荷條件、邊界約束條件和材料屬性； 結(jié)合所述載荷條件、所述邊界約束條件和所述材料屬性，以所述離散體為基礎(chǔ)，采用有 限元法計(jì)算得到有限元仿真模型； 采用拓?fù)鋬?yōu)化法對(duì)所述有限元仿真模型進(jìn)行優(yōu)化，以得到優(yōu)化結(jié)果模型； 在所述優(yōu)化結(jié)果模型上設(shè)置應(yīng)力值區(qū)間，并設(shè)定等應(yīng)力線數(shù)量N，在所述應(yīng)力值區(qū)間內(nèi) 等差選擇N個(gè)應(yīng)力值，在所述環(huán)梁上分別選取具有所述應(yīng)力值的所有應(yīng)力點(diǎn)，將應(yīng)力值相等 的所述應(yīng)力點(diǎn)連接起來(lái)以得到等應(yīng)力線； 根據(jù)所述等應(yīng)力線對(duì)所述優(yōu)化結(jié)果模型進(jìn)行強(qiáng)度性能校核，以得到所述環(huán)梁。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述構(gòu)建環(huán)梁的初始化幾何模型，包 括： 根據(jù)所述環(huán)梁的結(jié)構(gòu)，確定所述環(huán)梁的尺寸參數(shù)，根據(jù)所述尺寸參數(shù)構(gòu)建所述環(huán)梁的 初始化幾何模型。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述環(huán)梁的結(jié)構(gòu)包括:環(huán)狀結(jié)構(gòu)的外 殼板、內(nèi)筋板和四個(gè)安裝孔，所述內(nèi)筋板安裝在所述外殼板內(nèi)，所述四個(gè)安裝孔沿圓周方向 設(shè)置在所述外殼板的側(cè)壁上。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，將所述外殼板分為上面板、下面板、內(nèi) 圓板和八個(gè)外面板，所述八個(gè)外面板依次首尾相連形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的上邊與 所述上面板的外邊緣相連，所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的下邊與所述下面板的外邊緣相連，所述內(nèi)圓板 的兩端分別與所述上面板的內(nèi)邊緣和所述下面板的內(nèi)邊緣相連。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述對(duì)所述初始化幾何模型進(jìn)行離 散，包括： 將所述初始化幾何模型轉(zhuǎn)化為由有限個(gè)單元組成的所述離散體，所述離散體的單元數(shù) 為32248個(gè)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述設(shè)計(jì)方法還包括:所述載荷條件 和所述邊界約束條件均根據(jù)所述環(huán)梁的最大載荷設(shè)定。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，將所述環(huán)梁的最大載荷為設(shè)為 350MPa〇8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述采用拓?fù)鋬?yōu)化法對(duì)所述有限元仿 真模型進(jìn)行優(yōu)化，包括： 將所述環(huán)梁的材料分布作為優(yōu)化的變量，將降低所述環(huán)梁的質(zhì)量作為優(yōu)化的目標(biāo)。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述采用拓?fù)鋬?yōu)化法對(duì)所述有限元仿 真模型進(jìn)行優(yōu)化，還包括： 在對(duì)所述有限元仿真模型進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中加入優(yōu)化性能約束，所述優(yōu)化性能約束為 靜載變形約束、諧振頻率約束和質(zhì)量約束中的至少一種。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述等應(yīng)力線對(duì)所述優(yōu)化 結(jié)果模型進(jìn)行強(qiáng)度性能校核，包括：
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK106021797SQ201610389570
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月2日
【發(fā)明人】羅龍君, 付世欣, 楊洋
【申請(qǐng)人】武漢船用機(jī)械有限責(zé)任公司