【摘 要】
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中国经济不断发展对装备制造业技术创新与结构升级提出了迫切要求。随着起重机逐渐地向大吨位和大起升高度方向发展，起重机结构优化设计研究日益受到国内外学者及相关企业广泛
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中国经济不断发展对装备制造业技术创新与结构升级提出了迫切要求。随着起重机逐渐地向大吨位和大起升高度方向发展，起重机结构优化设计研究日益受到国内外学者及相关企业广泛关注。本文应用结构初级分析和基于拓扑优化、尺寸优化的组合优化分析方法对起重机的伸缩臂金属结构进行优化设计，同时开发可视化软件系统实现伸缩臂结构的集成设计。本文主要研究内容有：以QY50t型汽车起重机臂架为研究对象，建立臂架的力学模型及拓扑优化数学模型，讨论拓扑优化设置参数，并应用Hypermesh和Optistruct软件对起重机臂架进行拓扑优化设计，求出拓扑图形，并按照其规律为设计者提出合理性建议。利用ANSYS有限元分析软件的APDL语言进行二次开发，完成臂架参数化建模，并对其截面尺寸进行优化，分析臂架不同截面参数对臂架的刚度、强度及稳定性影响程度，从而确定影响臂架结构整体性能的主要因素和相对次要因素。具体以臂架的刚度、强度及稳定性作为性能指标，对伸缩臂结构模型进行性能参数优化，得出不同条件下的最优截面形式。基于Visual Basic语言编制臂架截面优化设计的可视化软件，并通过MATLAB软件和ANSYS的后台调用，为用户提供解析计算、有限元分析和优化三位一体的设计流程，大大减少了设计人员的工作量，缩短了设计周期。并通过试验结果与仿真结果的比较，检验臂架结构设计的合理性与可靠性。本文实现了起重机伸缩臂结构的组合优化设计并编制了可视化软件，提出了一种基于多种软件的优化方法，通过算例及试验结果的研究表明该方法对起重机伸缩臂结构性能的提高，起到了很大的作用，并具有广泛的应用前景。
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