高刚度轻质量的机床床身优化设计方法研究

针对某型外圆磨床的床身结构,根据有限元分析的结构分析结果改进其结构缺陷,采取降低导轨过渡壁高度、设计独立液压箱、改变支承位置等措施,在提高床身刚度的同时减轻了床身质量。对于改进后的床身结构,以多工况下加权应变能之和最小为目标进行拓扑优化设计,得到床身内部加强筋板的最佳分布形式,再以试验设计(DOE)作为灵敏度分析的方法筛选出对床身质量和应变能影响关键的尺寸变量,构建以床身质量最小为目标的尺寸优化数学模型,以序列二次规划算法(SQP)完成最终的尺寸优化。优化结果显示,优化后新床身的刚度较原床身提高了2.49倍,质量减少22.14%,实现了高刚度、轻质量的床身优化设计。

多塔斜拉桥刚度特性研究

基于某多塔斜拉桥基本设计参数,建立不同索塔数目条件下的斜拉桥仿真模型,研究多塔斜拉桥的受力特性。基于有限元模型计算在活载作用下不同索塔数目的斜拉桥的跨中挠度、塔顶位移及塔底受力等受力特性,对比分析不同塔梁刚度及结构体系条件下的结构刚度变化规律。

空间缆索自锚式悬索桥动力特性及刚度影响规律

空间缆索自锚式悬索桥的主缆直接锚固在加劲梁上,同时由于主缆的空间特性,与地锚式悬索桥及传统平面索相比,其动力性能存在很大的差异。针对青岛海湾大桥大沽河航道桥建立非线性空间有限元模型,对其动力特性及结构刚度影响规律进行了分析。结果表明,该桥振型基本合理,具有密布的频谱;作为自锚式悬索桥其整体刚度较低,固有周期较长;单柱式桥塔的横向刚度较弱,横向振动出现较早;另外,由于缆索横向间距较小,刚度较小,前10阶振型中有5阶索振。各振型受结构刚度的影响不同,主缆刚度主要影响悬索桥的1阶竖弯及扭转,加劲梁竖向刚度对加劲梁1阶竖弯及加劲梁扭转振型影响较大,横向刚度主要影响悬索桥的加劲梁横向振型,扭转刚度主要影响悬索桥的1阶扭转振型;主塔纵向刚度主要影响悬索桥的纵飘振型;横向刚度主要影响索塔的1阶横向振型。