旋挖钻机桅杆的优化设计11.ppt

旋挖钻机桅杆的优化设计 学院：机械工程学院 姓名：高乾晟 学号：G601010130 指导教师：周丽 一、旋挖钻机简介 什么是旋挖钻机？ 旋挖钻机是一种建筑基础工程中成孔作业的施工机械。主要适于沙土、粘性土、粉质土等土层施工。在灌注桩、连续墙、基础加固等多种地基基础施工中得到广泛应用。 一、旋挖钻机简介 旋挖钻机的主要结构 一、旋挖钻机简介 桅杆基本结构 二、桅杆的建模 1、软件名称：ANSYS 2、材料特性： 材料：16Mn钢 材料密度：7850kg/m3 弹性模量：206GPa 泊松比：0.3 屈服强度：320MPa 3、单元类型：solid92 4、确立各基本尺寸 二、桅杆的建模 二、桅杆的建模 生成截面图形 所用命令：K 二、桅杆的建模 生成截面图形 所用命令：ASBA 二、桅杆的建模 通过拉伸生成箱体 所用命令：VEXT 二、桅杆的建模 生成各支撑管 移动局部坐标系:WPAVE 旋转局部坐标系:WPROTA 生成管状实体：CYLIND 二、桅杆的建模 去掉支撑管多余部分 生成切割面：A 切割支撑管：VSBA 删除多余部分：VDELE 二、桅杆的建模 二、桅杆的建模 生成网格 自由网格划分 （MSHKEY,0 ） 四面体单元（MSHAPE,1,3D ） 开始划分（VMESH,ALL ） 23105个单元，46811个节点,152个关键点 三、静力学分析 工况一：极限提钻 钻头停止转动，桅杆受到最大压力200KN 桅杆底部和桅杆与支撑油缸接触一侧被约束 三、静力学分析 施加参数载荷 S=2x(A1-A2) 其中A1=T1XT1+T2XH3 A2=(T1-2XBH)XT1+(T2-2XBH)X (H3-2XBH) 则S可求，又因F=200KN P=F/S 也可求。 命令流： F=200E3 A1=T1*T1+T2*H3 A2=(T1-2*BH)*T1+ (T2-2*BH)*(H3-2*BH) P=F/(2*A1-2*A2) 三、静力学分析 施加约束与载荷 约束侧面和底面 DA,18,ALL DA,7,ALL NSEL,S,LOC,Z,0 D,ALL,ALL 施加均布载荷P NSEL,S,LOC,Z,-H1 SF,,PRES,P 三、静力学分析 结果显示 节点应力分布图 三、静力学分析 结果显示 节点位移分布图 三、静力学分析 结果显示 节点应变分布图 三、静力学分析 工况二：钻进工况 动力头转矩：220KN.m； 加压油缸压力：160KN; 桅杆底部和桅杆与支撑油缸相接触一侧被约束 三、静力学分析 施加参数载荷 A3=T1XH1 A4=(T1+T2)XH1 假设两面上的力都作用在距离为L的 线上 L=H2+(T1+T2)/2+T2+T1/2 F1=M/L P3=F1/A3 P4=F1/A4 三、静力学分析 施加约束与载荷 约束侧面和底面 施加均布载荷 SFA,5,1,PRES,P3 SFA,22,1,PRES,P4 NSEL,S,LOC,Z,-H1 SF,,PRES,P （由于是参数建模，只需将之 前定义的压力F=200E3，改 为F=160E3，于是P也就改变 了大小） 三、静力学分析 结果显示 节点应力分布图 三、静力学分析 结果显示 节点位移分布图 三、静力学分析 结果显示 节点应变分布图 四、桅杆的优化 以体积最小为目标函数的优化分析 在后处理模块中定义最大等效应力和总体