ANSYS中桥式起重机主梁优化设计与可靠性提升

本文主要探讨了桥式起重机主梁的优化设计与可靠性分析。首先，通过在ANSYS软件中构建参数化的桥式起重机主梁模型，研究人员进行了详细的静力学分析，包括强度和刚度评估。壳单元Shell181被选择来模拟箱型主梁结构，因为它适用于薄到中等厚度的壳体，并具备处理大变形和应力刚化的特性。 静力学分析过程中，着重于确定结构系统的弱点，即在满载状态下可能出现结构安全问题的部分。通过对最危险工况的分析，包括主梁跨中处的最大等效位移和应力，评估了主梁的承载能力。这一步骤对于确保设备在实际运行中的安全性至关重要。 接下来，文章进行了一项关键的优化设计，通过ANSYS的OPT模块，考虑了材料、载荷和几何参数的不确定性。在可靠性分析阶段，作者采用了对数正态分布来模拟起重载荷，这有助于更真实地反映实际工作条件下的载荷变化。 通过优化设计，得到了改进的主梁结构。然而，进一步的可靠性分析结果显示，虽然优化后的主梁在强度和刚度上达到了使用要求，但在刚度方面存在一定的可靠度问题。这意味着尽管主梁性能良好，但仍需针对这一不足进行针对性的可靠性优化设计。 为了深入理解各种随机因素对主梁极限状态函数的影响，研究者利用MATLAB进行了可靠度计算，并发现适当增加主梁上下翼板的厚度可以显著提高整体的可靠度。这为提升桥式起重机主梁的结构稳定性提供了重要的改进建议。 本文的研究对于桥式起重机的结构可靠性优化设计和失效风险研究具有实际价值，为实现设备轻量化、降低能耗以及提高整体性能提供了科学依据。