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第 28卷第 2期河南工业大学学报(自然科学版) Vol. 28, No. 2
2007年 4月 Journal of Henan University of Technology(Natural Science Edition) Ap r. 2007
文章编号: 1673 2383 (2007) 02 0079 03
动态应力约束下的高方平筛钢结构优化设计
李爱花, 梁醒培
(河南工业大学档案馆, 河南郑州 450052)
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摘要: 以动态应力为约束条件,重量为目标函数,对 8仓高方平筛的钢结构进行了动态应力优
化设计,使重量减轻了 134 7 kg,用材减少了 13 8%. 取得了良好的优化效果,具有实际指导
3 意义.
关键词:高方平筛;动态应力灵敏度;动力优化设计
中图分类号: TS210. 3 文献标识码: B
方法,以钢结构板的厚度为设计变量、以机架和筛
0 引言箱架的应力为性能约束条件,建立优化数学模型,
对高方平筛钢结构进行优化设计,优化效果良好.
原始的结构设计方法主要凭经验,通过对若
1 高方平筛动态应力分析
干种设计方案进行比较,然后选出设计方案中的
最优者或较优者,这种结构设计方法叫经验优化高方平筛结构见文献[ 7 ]的图 1,其机架、筛
设计法. 经验优化设计法缺乏对设计对象的全面箱架、筛箱板和横梁为 16 Mn材料,弹性模量 E =
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理论分析,具有盲目性和局限性. 结构优化设计不 2 12 × 10 MPa,波松比μ= 0 27,密度ρ= 8 000
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仅能给出结构在工作状态下的刚度和强度数据, kg/m ;吊杆为玻璃钢材料,弹性模量 E = 1 0 ×
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而且还能给出准确的改进设计措施,从而提高设 10 MPa,波松比μ= 0 3,密度ρ= 1 800 kg/m .
计水平、减少原材料消耗、缩短产品设计周期. 经在高方平筛的结构动力优化设计中,本文采
过 40多年的发展,我国在机械优化设计领域取得用文献[ 7 ]的有限元应力分析计算模型,计算模
了包括优化理论和方法[ 1 ] 、软件开发和工程应型网格图见文献[ 7 ]的图 3,其中机架用壳单元
用[ 2 - 5 ]的丰硕成果. SHELL43划分,筛箱架和横梁用梁单元 BEAM4
结构优化设计分为静力和动力优化设计,现划分, 4 根玻璃钢吊杆用杆单元划分. 通过动态有
代结构优化设计一般都需要进行有限元分析,而限元计算,得到的优化前的高方平筛各个部件的
结构动力有限元分析比静力复杂,所需的计算时最大应力,见表 1.
间也比静力问题多许多倍. 另外,动力优化也比静表 1 优化前高方平筛的最大应力
力优化难,所以,目前优化设计研究和应用,静力应力值/MPa 备注
优化居多,动力优化较少[ 6 ] ,动力问题又以频率- 2. 83, 2. 62 正应力,最小和最大
方向顶部弯曲应力
和动态位移为约束条件的居多,以动态应力为约- 34. 3, 34. 1 Y
- 34. 1, 34. 3 Y方向底部弯曲应力
束条件的较少,对高方平筛的动力优化设计国内- 11. 5, 14. 8 Z方向顶