基于NASTRAN的混凝土配料机机架结构分析与优化研究

摘要

混凝土配料机机架的好坏直接影响着混凝土组成材料级配比，从而影响着混凝土的质量。本文对某国内生产混凝土配料机机架按照实际结构和尺寸对该机架在Pro/Engineering进行了三维模型的设计，并将设计好的模型经过简化后导入到有限元软件NASTRAN中，获得了机架的有限元分析模型。随后对混凝土配料机分料过程中的工况进行了详细的分析，得到了混凝土配料机机架的典型载荷，获得了混凝土配料机机架工作过程中的静态载荷和动态载荷，并将载荷施加在机架有限元模型上，对配料机机架进行了结构分析、屈曲分析，获得了机架的应力应变图和屈曲结果。通过分析，该机架的安全系数较高，材料利用率较低，对机架进行了结构优化分析，结果表明: 有限元的最大应力集中在机架上部，应力较集中。原机架的材料应力远大于机架的最大应力，原机架设计偏于安全。优化后的机架的材料利用率较高，机架重量较轻，同时能满足分料器的刚度和强度要求。 本文是将混凝土分料器机架的建模、结构分析和优化的一体化综合研究，对提高机架的设计水平、可靠性和材料利用率有重要的意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景

1．3 混凝土配料机国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 论文研究意义

1．5 论文主要内容和组织架构

1．6 本章小结

第2章 混凝土配料机概述及机架载荷特性分析

2．1 混凝土配料机的组成及功能

2．2 混凝土配料机架概述

2．2．1 混凝土配料机机架分类及设计要点

2．2．2 本文研究的混凝土机架参数简介

2．3 混凝土配料机机架工况特性分析

2．3．1 混凝土配料机的工作原理和工作过程

2．3．2 混凝土配料机的工况分析

2．4 载荷分类及计算

2．4．1 自重载荷

2．4．2 物料重力载荷

2．4．3 物料冲击载荷

2．4．4 其他载荷

2．5 本章小结

第3章 混凝土配料机机架有限元分析理论基础

3．1 有限元分析基础理论

3．1．1 结构离散

3．1．2 定义位移模型

3．1．3 单元力学性能分析

3．2 2400型混凝土配料机机架所用的有限元单元

3．2．1 板单元

3．2．2 梁单元

3．3 NASTRAN简介

3．4 本章小结

第4章 混凝土配料机机架有限元建模及结构分析

4．1 建模基础

4．1．1 基本假设

4．1．2 基本方程

4．1．3 线弹性力学的有限元方法

4．2 混凝土配料机机架有限元模型的建立

4．2．1 定义整体坐标系

4．2．2 建立机架的有限元模型

4．3 约束及载荷加载

4．4 分析结果

4．5 本章小结

第5章 混凝土配料机机架的屈曲分析

5．1 屈曲分析介绍

5．2 屈曲分析基本有限元方程

5．3 机架屈曲分析结果

5．4 本章小结

第6章 混凝土配料机机架的优化设计

6．1 优化设计的理论基础

6．1．1 优化基本问题

6．1．2 基本优化问题的数学描述

6．2 混凝土配料机机架的优化设计变量设置

6．3 混凝土配料机机架目标函数的设置

6．4 优化结果

6．5 优化后应力测试

6．6 本章小结

第7章 结论和展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果