仿生蛋形箱梁力学性能研究

通过测量统计多组禽类蛋的长轴、短轴获得禽类蛋的几何特征参数,通过分析仿生蛋形截面与传统矩形截面的惯性矩设计出拥有与矩形箱梁相同截面惯性矩的仿生蛋形箱梁,同时利用有限元法分析两种箱梁的抗弯性能和抗屈曲能力,获得两种箱梁的力学性能与几何特征参数间的规律。最终,根据蛋形几何特征重新设计门式起重机主梁并分析两种主梁在危险工况中的刚度和强度。通过门式起重机主梁的应用,证明仿生蛋形箱梁拥有与传统矩形箱梁相似的结构力学性能的同时,其重量能够比传统矩形主梁轻11.11%。

正轨箱梁横向肋的竹子结构仿生学设计

为了使起重机箱梁结构轻量化,以竹子为仿生对象对正轨箱梁横向肋进行了结构优化设计.通过研究竹子结构特征参数的自然分布特性与受力特性之间的关系,发现不同受力截面对应不同的等效节间距;考虑加劲肋间距对结构刚度和强度指标的影响,设定加劲肋极限间距,建立了正轨箱梁加劲肋变间距等稳定性优化策略,结合有限元弹性屈曲分析进行迭代优化,实现了加劲肋变间距等稳定性设计.研究表明:优化求解速率随偏差率增大而增大;仿生箱梁较传统箱梁加劲肋数量由15道减小为10道,两根主梁重量减轻136.12 kg;各截面屈曲抗失稳能力差异减小,同时满足强度和刚度设计要求.