从化云梯车出租, 从化云梯车, 云梯车出租   云梯车箱型主梁周期性拓扑优化设计     结构拓扑优化作为一种有效的设计工具可以获得比传统的尺寸、形状优化更轻的结构，在工程结构轻量化设计中具有广阔的应用前景。围绕工程结构轻量化问题，国内外学者已开展大量的研究， 利用变密度法研究某微型电动车架结构，获得多工况条件下拓扑优化结果，提高车架的力学性能并减轻重量。振模型设计中以模态为目标的相似结构优化问题，提出一种含规则形状孔洞约束的结构频率拓扑优化模型,并结合基于单元材料特性更改的方法和双向渐进结构法,提出一种带规则几何约束的结构拓扑优化方法。 以结构最小化振动烈度值为目标，以模态频率为约束，建立结构振动烈度优化模型。采用变密度法固体各向同性微结构材料惩罚模型，实现发动机机体的低振动优化设计。 采用材料属性有理近似模型法(RAMP)建立了基于变密度理论的优化模型，以导重法为求解算法，研究了平面矩形简支梁结构的拓扑优化。云梯车轻量化研究主要集中在主梁截面拓扑优化和主梁参数尺寸优化。 对箱型主梁截面进行拓扑优化，获得移动载荷条件下主梁截面的最优拓扑形式。将拓扑优化方法应用到云梯车臂架截面结构设计，采用结构力学中的拓扑优化方法建立伸缩吊臂的拓扑优化数学模型，获得最优的臂架截面拓扑图。将约束非线性规划的复形法运用到云梯车主梁的优化计算上，提出一些改进其解的方法，获得了较好的结果。 利用移动渐近线方法对主梁参数进行尺寸优化，达到减轻重量的目的，但减重程度有限。对云梯车主梁腹板开展拓扑优化研究，利用均匀化方法获得腹板的最优拓扑结构。

    

      周期性拓扑优化问题描述狭长结构的优化域划分成m个子域，其中m为x轴方向即长度方向子域的数目。xij为设计变量，i为子域编号，j为子域内单元编号。通常情况下，子域的数目根据狭长结构的长宽比或长高比确定。  优化域分成m＝3个子域.   在拓扑优化过程中，变密度法需要对设计变量出现的中间密度值进行惩罚。目前最为流行的材料插值模型为SIMP法和RAMP法。 ——插值以后的弹性模量；E0——实体部分材料的弹性模量；Emin——孔洞部分材料的弹性模量；xi——单元相对密度，取值为1表示有材料，为0表示无材料即孔洞；p——惩罚因子。在本文中，SIMP法用公式表达为ExxExi,j为第i个子域内第j个单元的相对密度。

        单元相对密度作为设计变量，结构的最小柔度作为目标函数，基于变密度法SIMP插值模型的周期性拓扑优化问题的数学模型可表达   C——结构的柔度；F——载荷矢量；U——位移矢量；K——结构刚度矩阵；kij,——单元刚度矩阵；vij,——单元体积；uij,——节点位移矢量；k0——初始单元刚度矩阵；f——保留的体积分数；xmin——设计变量的取值下限；xmax——设计变量的取值上限；n——子域内单元的个数。优化准则法具有收敛速度快，迭代次数少且与结构大小及复杂程度无关。对约束简单、具有大量的优化变量的结构拓扑优化问题具有较高的求解效率。本文采用优化准则法求解式(3)的拓扑优化问题，具体过程详见文献。

       主梁建模本文研究对象为双梁通用云梯车，起重量Q为32吨，跨度S为10.5m，工作级别为A5。主梁采用中轨箱型梁，由上翼缘板、下翼缘板、腹板和隔板等焊接而成。主梁左右两部分关于xOz面结构对称，且载荷和约束也关于xOz面对称，顾对主梁进行1/2建模。主梁的上翼缘板、下翼缘板、腹板和隔板属于板料，材料为Q235B钢，用不同厚度的壳单元shell63模拟。轨道用梁单元beam188模拟。 主梁拓扑优化的设计域主梁作为简直梁来研究，左端固定，右端简支。考虑最危险工况为小车满载位于主梁跨中。由于在建模时对主梁进行1/2建模， 在xOz面施加对称约束。云梯车按照各种载荷出现的频率程度和结构的重要性，根据不同的工况，考虑最不利的情况进行合理的组合。本文以云梯车载荷组合表中载荷组合A进行加载，主要包括固定载荷、移动载荷和水平惯性载荷。(1)固定载荷。半桥架重力Pb包括主梁、小车轨道、走台和栏杆等，按均布载荷Fq作用在跨度为S的桥架上.  2)移动载荷。移动载荷包括额定起升载荷PQ和小车重力Pc。移动载荷以小车轮压的方式作用在主梁上。小车处于主梁跨中时，取其最大静轮压为P1和P2，2为起升动载系数。  (3)水平惯性载荷。云梯车大车或小车运行机构起动或制动时，云梯车或小车的自身质量以及起升质量产生的水平惯性力PH5??ma(6)式中?5——动力效应系数；m——产生惯性力的质量；a——运行加速度。

      从化云梯车出租, 从化云梯车, 云梯车出租  http://www.zhongshanludengchechuzu.com/

     主梁强度校核计算,    规定基本许用应力，s为材料屈服极限；n为强度安全系数，云梯车以载荷组合A进行加载时，取1.48。主梁等效应力云图如图3所示，最大等效应力?max出现在小车车轮作用处，为78.4MPa，小于基本许用应力，满足对主梁强度的要求。  上、下翼缘板处于高应力区，等效应力较大。而腹板处于低应力区，等效应力相对较小，说明腹板具有较大的轻量化潜力。但下翼缘板与腹板接触区域等效应力较大，拓扑优化时应注意该区域。

       主梁静态刚度校核计算,  云梯车跨中位置许用垂直静挠度与跨度S满足，主梁z方向位移云图，z方向最大位移dmax出现在主梁跨中位置，绝对值为6.22mm，小于许用垂直静绕度，满足中对主梁静态刚度的要求。 箱型主梁的周期性拓扑优化云梯车箱型主梁的腹板，优化域处于腹板中间，长L＝9.6m，高H＝0.96m。整个优化域初步分为m＝8个子域，子域长Lz=1.2m。主梁的上翼缘板、下翼缘板、隔板及腹板上的非优化域不进行周期性拓扑优化。以优化域内单元相对密度作为设计变量，以体积约束下最小柔度C为目标函数进行主梁周期性拓扑优化。随着迭代数k的增加，体积分数f平缓下降，柔度C缓慢增加。当体积分数f达到30%时，柔度C达388.84N·m。 最大等效应力σmax和z方向最大位移dmax的优化曲线。随着迭代数的增加，最大等效应力σmax和z方向最大位移dmax逐步增加。当体积分数f达到30%时，最大等效应力σmax为119.85MPa，z方向最大位移dmax为9.89mm，满足中对主梁强度和静态刚度的要求。图7最大等效应力和z方向最大位移优化的过程为了使主梁周期性拓扑优化的过程被清晰表达，对整个优化域进行局部放大显示。图8是主梁周期性拓扑优化的过程，单元相对密度大于0.1的单元被显示出来，其中图8d为最优拓扑。从图8中可以看出，当k=14时，各子域内同时出现孔洞，并且各子域内的孔洞具有周期性。随着迭代数的增加，孔洞逐渐变大并出现合并情况，同时不断出现新的孔洞。第21次迭代以后，孔洞数目保持恒定，不再产生新的孔洞及出现孔洞合并情况，主体拓扑形式基本形成。直到最优拓扑，获得具有类似“桁架式”结构的拓扑形式，并且保持良好的周期性。 当m取不同值时，均可以得到具有周期性的拓扑形式，且具有良好的一致性和工艺性。材料分布更加合理，易于加工制造。 最优拓扑时的z方向最大位移dmax、最大等效应力σmax随子域数目m的变化曲线。当m=8时的最优拓扑满足云梯车强度和静态刚度要求，为本云梯车主梁周期性拓扑优化的最优拓扑形式。  最优拓扑的z方向最大位移和最大等效应力针对云梯车主梁周期性拓扑优化的最优拓扑形式，提出主梁的轻量化设计方案，如图11所示。隔板把腹板分成8个相等的部分，每个部分加工出四个三角形孔洞。为了较小应力集中，三角形孔洞的三个角倒圆角处理。传统拓扑优化方法获得轻量化方案为副腹板上间隔开矩形孔，形成侧面框架。与传统拓扑优化获得轻量化设计方案相比，周期性拓扑优化获得轻量化方案材料分布更加合理。

    结论(1)对云梯车箱型主梁进行周期性拓扑优化研究，在主梁强度和静态刚度准则下，得到易于加工的、具有周期性的主梁最优拓扑形式。(2)子域数目取值不同时，均可以得到具有周期性的拓扑形式，且具有良好的一致性和工艺性。(3)子域数目为8时获得的最优拓扑满足云梯车强度和静态刚度要求，为本云梯车主梁周期性拓扑优化的最优拓扑形式。(4)利用获得的周期性最优拓扑形式，提出云梯车主梁的轻量化设计方案，为进一步尺寸优化及形状优化提供参考。

      从化云梯车出租, 从化云梯车, 云梯车出租