抱罐車關鍵零部件的結構優(yōu)化及疲勞分析.pdf

1、抱罐車是在鋼廠中對鋼渣進行運輸、傾倒的一種特種車輛。作為一種無軌運輸設備，它有著機動靈活、占地小、自動化程度高等優(yōu)點，已在鋼廠內得到了大規(guī)模的應用。抱罐車從引進到國產已經有了四十多年的歷程。由于抱罐車運輸的是高溫鋼渣，它處于十分惡劣的工作環(huán)境中，出于安全的考慮其關鍵零部件工作大臂的結構往往設計得比較笨重，導致了工作大臂的材料利用系數不高，同時還容易發(fā)生疲勞破壞。因此對工作大臂進行結構優(yōu)化和疲勞壽命分析有著重要的理論意義和工程參考價值。<

2、br>　　本文闡述了結構優(yōu)化設計和疲勞分析的基本理論。基于某公司生產的BGC80型抱罐車的參數，在Pro/E中建立了整車模型并在Adams中建立了大臂機構的動力學仿真模型，對其進行了抱罐、運輸和倒罐三個過程的動力學仿真，分析得出了工作大臂受載比較惡劣的9個工況。
　　利用Hypermesh建立了工作大臂的1/2有限元模型，對9個特殊工況進行了有限元分析，發(fā)現(xiàn)其大部分區(qū)域的應力水平很低，有待對工作大臂進行結構優(yōu)化?；谟邢拊治鼋Y果

3、運用Optistruct以最小應變能為目標函數，以體積分數和Von Mise應力為約束函數利用變密度法對工作大臂進行了拓撲優(yōu)化分析，并對優(yōu)化結果進行了可制造化處理。最后結果表明在同等工作條件下，優(yōu)化后的重量減少了15.3％。
　　為了對工作大臂進行疲勞分析，把大臂機構的一個工作循環(huán)細化為31個工況，并對這些工況進行了有限元分析；根據大臂結構的材料Q345B的疲勞特性創(chuàng)建了其S-N曲線；根據大臂機構的整個工作過程創(chuàng)建了與31個工況相