基于APDL的桥式起重机桥架结构参数化设计及优化

桥式起重机是国民经济建设中广泛应用的一种重要的起重设备。随着科学技术和经济建设的飞速发展，产品用户不仅对桥式起重机本身性能的要求越来越高，还要求尽可能缩减设计研发周期，以便取得较好经济效益。同时，随着计算机技术的广泛应用和迅速发展，尤其是CAD技术与绘图软件的普及应用，机械产品的设计在大程度上主要依靠开发出来的软件来完成，虽然目前设计中运用的软件已从最初的二维转向了三维，但是这些软件还不能满足产品的系列化设计的要求，不能快速的进行参数化的设计。这就要求对软件进行适当的二次开发，开发出专业的设计和分析模块，以便快捷的对机械产品进行设计和修改。近年来，涌现出了许多先进的现代机械设计方法，尤其是有限元方法，已然成为现代机械设计中分析和校核的首选方法。为了提高桥式起重机的设计水平和效率，本文应用参数化技术和有限元分析以及优化设计等现代机械设计方法对桥式起重机桥架结构进行了快速的、系统的研究。 本文运用大型通用有限元分析软件ANSYS，开发出了一套基于APDL的，集建立模型、结构分析、参数优化于一体的专用桥式起重机桥架结构分析模块。在进行此种类型结构设计时，可以快捷输入或修改参数以完成不同模型的建立，同时可以对桥架结构进行结构的静态和动态分析以及根据分析的结果对重要的参数进行优化，实现桥架的优化设计。 运用ANSYS软件内部命令和APDL语言以及参数化技术建立了桥架结构的有限元参数化模型，使得模型的建立与修改方便快捷，且不易出错。运用ANSYS的二次开发技术完成了对桥式起重机桥架结构的参数化分析。通过云图的显示结果对桥架结构的强度、刚度、振型及小车在运行过程中桥架结构的应力分布情况等进行分析。在此基础上，通过开发出的优化模块完成了桥架结构的参数优化。此开发模块不仅缩短了设计研发周期，提高了工作效率，还大大减轻了桥架的自身重量，取得了较好的经济效益。 本文是将设计、建模、分析、优化于一体的研究，是现代机械设计方法的具体应用，对桥架设计的快捷性和设计水平的提高具有重要意义。