龙门架交通标志杆的优化设计与研究

摘要

随着我国高速公路与城市大中型道路建设的快速发展，龙门架交通标志杆在现阶段使用数量越来越多。标志杆优化设计目标是最大限度的节省材料并且环保美观。根据市场调研，交通标志杆成本约占整个交通项目总成本的5％~7％，所以对标志杆进行优化设计有着巨大的社会需要和应用前景。目前，生产厂家通常提供三种圆形截面尺寸的标志杆，在实际的选择中存在承载力不足或者材料浪费的现象，本文以最大截面尺寸的标志杆为优化对象，结合具体的工程实例，通过理论计算与有限元分析对比得出龙门架交通标志杆的优化结果，实现了利用有限元分析进行龙门架标志杆优化设计的全过程。　　本文主要做了以下研究工作：（1）对已有的国内外研究成果进行了归纳总结，同时对市场上的标志杆进行归纳统计，得到标志杆普遍使用的材料种类、截面形式与材料参数等；（2）以最大截面尺寸为初定截面尺寸，结合具体工程实例，验算标志杆在荷载作用下的强度与刚度是否符合力设计要求；（3）应用满应力法对初定截面尺寸的标志杆进行理论优化；（4）进行了较为系统的标志杆有限元受力分析，采用材料非线性和几何非线性的方法进行分析，运用有限元软件对初定截面尺寸的标志杆进行优化；（5）将理论优化结果与有限元优化结果对比，分析误差原因，选择最优设计值。　　通过研究表明：龙门架标志杆的立柱底部与横梁中部在设计时需要进行保护；针对本文的工程实例进行优化设计，得出最优结果；对比满应力法与有限元法优化，利用有限元法进行优化设计更加高效准确。　　通过对龙门架交通标志杆的理论优化与有限元优化设计对比分析，优化结果可为龙门架交通标志杆的设计提供参考，同时优化方法也能为今后的结构优化设计提供借鉴。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 龙门架交通标志杆的研究背景与意义

1.3 交通标志杆优化设计的研究现状

1.4 本文研究内容

1.5 本章小结

第二章 龙门架交通标志杆设计理论

2.1 薄壁杆件理论

2.2 龙门架交通标志杆设计计算理论

2.3 龙门架交通标志杆设计力学计算实例

2.4 本章小结

第三章 基于满应力法的龙门架标志杆优化设计

3.1 优化设计概述

3.2 龙门架标志杆优化设计的数学模型参数

3.3 基于满应力法的优化设计

3.4 基于满应力法的龙门架标志杆优化设计实例

3.5 本章小结

第四章 基于有限元法的龙门架标志杆优化设计

4.1 ANSYS基本理论

4.2 基于ANSYS的龙门架交通标志杆优化设计实例

4.3 满应力优化与有限元优化对比分析

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果