【硕士】某钻机车架结构有限元分析及优化设计

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内容简介

　　【硕士】某钻机车架结构有限元分析及优化设计　　学科专业： 施工工程 　　授予学位：硕士　　学位授予单位：南京航空航天大学　　学位年度：2010　　 钻机作为一种重要的施工机械，在冶金、能源、矿山、建筑等方面有着广泛的应用。由于经常在野外作业，工作环境十分恶劣。车架是钻机的承载基体，钻机受到的各种载荷最终都传递给了车架，其结构强度直接影响钻机的性能和工作安全。因此，对车架进行结构分析和优化显得尤为重要。　　 本文针对某公司一款露天凿岩钻机车架，综合运用建模技术，在前处理软件HyperMesh中建立车架的有限元模型，导入ANSYS软件中对车架进行模态分析，计算出了车架的模态振型与固有频率，通过固有频率与振型从整体上考虑车架的局部强度问题。接着，对车架在不平路面、支撑悬空、推进梁处于最近位置和最远位置等四种工况下的静态刚强度进行分析。结果表明，该车架受到的最大应力小于材料的许用应力，满足设计的要求，同时找出了车架结构的薄弱部位。　　 最后，利用优化设计工具OptiStruct对车架主要部件右纵梁进行拓扑优化，定义一个包含右纵梁组成零件的优化设计空间，运用密度法，得到了优化的车架纵梁拓扑结构；对车架后部的零部件进行尺寸优化，得到了各板件的最佳厚度，将优化后的车架模型进行分析验证。结果表明，通过尺寸优化车架后部重量降低了21．6％，最大应力小于材料的许用应力。在满足设计要求的情况下，达到了优化车架结构，节约原材料，降低成本的目的。　　 本文的研究工作对企业在钻机车架的设计、改造和优化等方面具有实用的参考价值和指导意义。　　

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