科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
针对某大吨位履带式起重机臂头的结构轻量化问题，本文以最小化质量为优化目标，基于变密度法提出了一种填充式拓扑优化方法。该方法首先对起重机臂头进行实体填充，同时消除变形及受力不明显但结构复杂的上吊耳部分，简化计算模型。然后，在原有边界条件和载荷不变的条件下基于变密度法对简化模型中的实体填充部分进行拓扑优化设计，并根据拓扑优化设计结果对模型进行重建，将拓扑优化结果中的凸起部分及杆状部分设计为肋板和空心拉杆，并在结构应力较小处设计减重孔，对上下壁板及后壁板做中空处理，实现二次减重。最后，将上吊耳等结构与重建模型进行装配得到最终拓扑优化模型。在此基础上，考虑臂头前端板厚度、垂直载荷和侧向载荷为不确定性参数，计算了拓扑优化前后的臂头可靠性指标。结果表明，在相同边界条件及载荷作用下，拓扑优化后臂头相较于初始设计重量降低5.71%、最大变形增加0.3687mm、最大应力减小115.45MPa，力学性能良好，并且其可靠性指标为21.3276，优于初始设计，具有较好的工程价值。
- 单位
