基于模态分析与模式识别的泵车臂架系统优化设计研究

摘要

混凝土泵车是一种用于输送和浇筑混凝土的专用设备，其臂架系统是衡量泵车性能的关键。由于臂架系统自身结构的特点和工作环境所致，工作时容易产生振动。振动的危害非常大，容易导致臂架系统的定位不准和结构产生疲劳破坏。
　　本文以33米四节臂的泵车臂架系统为研究对象，研究臂架的振动与结构参数优化问题，主要内容如下:
　　(1)利用Pro/Engineer软件对简化后的臂架建立三维模型并导入Pro/MECHANICA中进行模态分析。
　　(2)通过不同姿态比较，得出结构一阶固有频率最小的姿态，并在此姿态下，找出对固有频率影响最大的结构参数。通过模式识别寻求关键结构参数与一阶固有频率之间的函数关系。利用遗传算法对扩维后的变量进行筛选，得到适应度函数值最小的一组变量，对这组变量采用多元线性回归确定函数关系式。
　　(3)调用GA工具箱进行结构参数优化，分别利用仿真实验和函数关系式对优化结果进行分析。最后利用静力分析检验优化后臂架是否满足强度要求。
　　通过对比仿真实验和函数式分析结果，识别误差非常小，函数关系式的预报能力比较强。利用本文提出的方法对臂架结构参数进行优化，可避开泵车的工作频率，对臂架结构设计具有一定的指导意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 混凝土泵车发展概况

1．3 研究现状

1．4 研究内容

第2章 有限元模型建立和约束定义

2．1 建立模型

2．1．1 研究对象简介

2．1．2 模型简化

2．1．3 模型材料分配

2．2 模型约束定义

2．2．1 梁单元

2．2．2 弹簧单元

2．3 模型离散化

2．3．1 离散化理论

2．3．2 离散化模式

2．3．3 离散化结果

第3章 泵车臂架系统模态分析

3．1 模态分析理论

3．2 臂架姿态对结构振动的影响

3．3 臂架壁厚对固有频率的影响

3．4 模态分析获取数据

第4章 模式识别与壁厚优化

4．1 模式识别

4．1．1 模式识别理论

4．1．2 变量扩维

4．1．3 变量筛选

4．1．4 模式识别结果分析

4．2 壁厚参数优化

4．2．1 参数优化模型

4．2．2 优化结果分析

第5章 静力分析

5．1 载荷计算和定义

5．1．1 载荷计算

5．1．2 载荷定义

5．2 计算结果分析

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表学术论文