管桩预应力自动张拉机张拉部件的优化设计与疲劳寿命分析

针对现有管桩预应力张拉机的张拉部件因疲劳强度不足而引起断裂问题,设计了合抱式张拉部件,并结合实际生产工况进行了疲劳寿命分析和结构优化。以提高系统的响应速度为目标对张拉部件进行了轻量化的结构优化设计;考虑到其受到的变幅载荷是随机的,得到的疲劳寿命具有较大的离散性,且在前期优化设计中变幅载荷曲线难以准确获取,故对张拉部件进行了寿命预测和疲劳强度评估,将变幅载荷转化为峰值的恒幅载荷条件分析了其疲劳寿命。通过结合改善变截面处应力集中等方法,结果表明:重量减轻了3.5%,疲劳寿命提升了15.5%。对优化设计方案的疲劳寿命预测与评估有工程实用价值,可为张拉机的设计与工程化提供参考。

预应力管桩张拉机卡爪过渡曲线的优化设计

针对卡爪在预应力管桩张拉机生产过程中容易在其头部位出现断裂问题,利用形状优化设计理论与有限元分析的结合方法,分别提出了B样条曲线、双曲率圆弧曲线2种过渡结构作为优化设计方案,并分别利用有限元分析的方法对其进行了优化求解。优化结果表明:采用B样条曲线作为卡爪头部位过渡结构的优化方案,可以极大地降低应力集中现象和避免断裂,从而使预应力管桩张拉机生产运行更加可靠,为新一代预应力管桩张拉机的研究提供了理论依据。