多工況應力約束下刮板取料機輸送鏈板的拓撲優(yōu)化.pdf

1、隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，基礎建設規(guī)模的不斷擴大，作為新一代的散料裝卸設備，圓形料場堆取料機以其突出的環(huán)保、自動化程度高等優(yōu)點，將成為今后的主流產(chǎn)品，有著廣泛的應用前景。而其附屬部件—刮板取料機已成為散狀物料輸送的一種重要工具，對其關鍵零件輸送鏈板進行拓撲優(yōu)化，不僅能夠獲得合理的輸送鏈板結構，而且對提高刮板取料機的整體性能有重要的意義。
　　 首先，分析了輸送鏈板的受力情況。對YDQ500/1200·Φ110懸臂式圓形料場堆取

2、料機部件刮板取料機的工作原理和工作過程進行了理論分析，得到了刮板在工作過程中的速度、取料量。在此基礎上，分析刮板鏈裝置的受力情況，得到了作用在刮板上物料阻力及物料切割阻力的計算公式。應用SolidWorks建立了刮板輸送系統(tǒng)的裝配模型，并導入到ADAMS軟件后，對刮板輸送系統(tǒng)分別在俯仰角為-5.8°和0°時兩種情況下進行了動力學分析，獲得了刮板鏈裝置的受力情況。對刮板進行有限元分析后得到了作用在輸送鏈板螺栓孔處的載荷，同時考慮到結構的對

3、稱性，最終將輸送鏈板的受力劃分為8種工況。
　　 其次，應用ICM拓撲優(yōu)化理論建立了多工況應力約束下輸送鏈板的拓撲優(yōu)化模型。優(yōu)化前:在ANSYS中建立了輸送鏈板的基結構，并將其劃分為優(yōu)化區(qū)和非優(yōu)化區(qū);對作用在輸送鏈板上的載荷依據(jù)分層放大的策略進行了處理以削弱載荷病態(tài)對拓撲優(yōu)化的影響，處理后得到兩類工況，即1種大工況和8種放大后的小工況;結合ICM理論與單元生死法，應用APDL編制了輸送鏈板的拓撲優(yōu)化程序。輸送鏈板的拓撲優(yōu)化過程分

4、兩層進行:第一層優(yōu)化中，輸送鏈板上僅作用有大工況，求解后獲得三種折減系數(shù)下輸送鏈板的第一層拓撲結構，其中折減系數(shù)取0.95時得到的拓撲結構較為清晰，并將其作為第一層拓撲優(yōu)化結果;第二層優(yōu)化前，利用單元生死法對第一層中被殺死的單元進行復活，并重新劃分基結構的優(yōu)化區(qū)和非優(yōu)化區(qū)，求解后得到了清晰的第二層拓撲優(yōu)化結果。對優(yōu)化前后輸送鏈板結構及刮板輸送系統(tǒng)進行對比分析，發(fā)現(xiàn):優(yōu)化后輸送鏈板在質量減輕的同時應力分布也更為均勻;輸送系統(tǒng)的鏈輪與滾子間