序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇優化設計論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

人們在對公路高邊坡進行支護優化設計之前的基礎性工作就是高邊坡普查。高邊坡普查是指在對前期勘察資料分析的基礎上，對高邊坡周圍的地質情況進行進一步勘探，根據勘探結果作進一步的調查研究，并且重點分析需要開挖地段的周邊的巖體結構，根據具體的地質狀況以及巖土結構進行相應的實驗研究。要結合定性研究與定量研究來對邊坡穩定性進行分類，并對設計方案進行進一步的優化，來達到更加適合自然條件的設計，并指導施工。邊坡普查目的主要就在于根據穩定性對邊坡進行分區，來提出更好的優化設計方案，并且篩選出需要重點研究的邊坡。

2重點高邊坡穩定性評價及支護優化設計

2.1基于過程模擬與控制的高邊坡穩定性評價及災害控制方法研究

高邊坡巖土體具有地質體所具備的地質過程特性，對巖石進行的高邊坡穩定性評價的主要目的就是對邊坡變形破壞的過程以及機制進行闡述，并且基于地心力學來對問題進行刻畫，實際上這種對巖石高邊坡進行的穩定性評價更具體說來應該是一個變形穩定性的問題。對變形穩定性的分析是指對高邊坡的變形以及相關的破壞情況、破壞機制進行研究，并且結合數學、力學以及計算機技術，利用數值模擬的方法來對邊坡變形的過程進行模擬演示，并且對變形過程進行控制，基于這種模擬研究的結果對邊坡的穩定性進行相關評價。變形穩定性分析的過程是在對應力環境、變形特征、破壞模式、潛在滑面位置進行模擬分析的基礎上進行的，但目前對于穩定性系數以及推力值的估計還缺乏足夠的理論支持，沒有形成一個成熟、準確的計算方法。

2.2重點高邊坡穩定性評價

對需要重點進行研究的邊坡要隨時進行施工跟蹤，要注意對實際施工中遇到的巖體結構以及邊坡變形的情況進行足夠精確、細致的描述，并且要積極收集邊坡以及施工過程中的反饋信息，對具體的坡體情況進行分析，根據上述資料以及研究分析，來建立相應的地質模型來反映控制性結構面空間展布特征，并且要根據具體邊坡結構的實際特征來進行計算方法的選擇，用來研究邊坡變形的破壞模式以及穩定性情況。土質邊坡、散體結構以及破裂結構邊坡的穩定性大多都會受到最大剪應力面的控制，因此，對這類邊坡的邊坡開挖過程進行研究分析，就要在對潛在滑動面的位置的判斷基礎之上進行，并且根據強度穩定性分析來對相應的邊坡穩定性進行評價，為支護設計的優化提高有效的參數。

2.3重點高邊坡支護優化設計

在對邊坡支護進行優化中，要由對變形破壞的過程進行模擬來研究邊坡開挖過程的不同變形階段，由地質體所處的演化階段以及變形破壞機制來對支護方案進行篩選，要按照具體的規范標準來進行靜力學設計，要按照數值模擬的結果來研究地質體以及治理工程結構之間的相互作用，并由此來進行方案的優化設計。高邊坡優化設計要建立在精準的地質模型的基礎上，利用控制過程技術來完成，而且還需要特別關注邊坡的穩定性評價，根據原有的設計方案進行改進。邊坡優化要注意變形控制以及災害控制，要將采用適宜的支護措施來是變形控制在允許范圍之內，要結合反饋信息以及穩定性分析結果來進行有針對性的優化。

3結語

篇(2)

1高層住宅剪力墻結構設計的總論

1．1高層住宅結構設定意義

經濟快速發展使得城市的現代化程度越來越高，城市人口的不斷增加導致城市的高層住宅建筑也越來越多，居民對高層住宅的安全性要求也越來越高。高層住宅的設計需要考慮的因素包括建筑的高度、安全性、舒適性和經濟性等等，并且在施工結束后的工程驗收過程中的檢測標準也是非常嚴格，高層住宅必須經過嚴密的檢查才能投入居住。因此，建筑的結構對高層住宅的建設非常重要，而近年來，由于剪力墻能夠增加高層住宅建筑的可靠性的特點，使得剪力墻結構的應用范圍變得越來越廣泛。

1．2剪力墻的概念和結構

所謂剪力墻結構就是將現代產品鋼筋混凝土應用到高層住宅的墻體中，其基本作用就是代替傳統的梁柱加強高層住宅的結構安全性。剪力墻結構的使用使得墻體在承受橫豎力時更能體現支撐的良好效果。同時，剪力墻結構能夠具備傳統支撐結構不具備的優點，即剪力墻結構的整體性能大大的優于傳統支撐結構的整體性能，并且剪力墻結構的運用增加了房間的裝修空間，從而更大的提高高層住宅的房間使用率。但是剪力墻自身存在也一些不可避免的缺點，那就是在房屋的平面使用方面可能會受限制。而且由于剪力墻的整體性比較好，所以進行部分拆除或者破壞的工作難度較大。目前，大部分的剪力墻結構的施工成本較高和施工比較困難，所以需要對原有的剪力墻結構進行優化工作，降低施工成本和提高建筑整體的安全性能。

2剪力墻優化設計

2．1剪力墻抗震優化設計

現代社會，人們對建筑的抗震性能意識不斷提高。對于高層住宅建筑，地震所帶來的危害將會更大。因此，在對高層住宅進行結構設計時，一定要考慮建筑的抗震指數。對于高層住宅剪力墻結構，可能由于本身剛度比較差，所以在發生地震時變形就會非常嚴重，對于地震的防御力就很低。因此，對于高層住宅剪力墻的剛度問題要進行優化設計，符合抗震的要求，保證結構合理和經濟性。

2．2剪力墻結構設計優化

高層住宅建筑的設計不僅僅要求是能夠達到最基本的建筑使用標準，更要注意的注重結構合理性問題。高層建筑的設計過程中需要考慮建筑層數比較多，并且在施工時要保證地基足夠堅固，支撐之后將要建造的上面的樓層的重量。在設計時，既要保證剪力墻能夠保證較好的抗震性，又要保證足夠的剛度。對于現有的剪力墻結構中的一些缺點，比如建筑成本比較高，而且在施工時難度比較大，對于鋼材的使用量也非常大，也需要被考慮在優化設計中。可能這些缺點就是因現有剪力墻的結構不合理性造成，所以在進行優化設計的過程中就要考慮到這些問題。優化設計者要充分考慮到各方面可能影響到剪力墻結構的因素，在優化設計時能夠改進這些問題，爭取使得優化后的剪力墻在使用過程中盡量避免出現原有的不足。優化過后的剪力墻結構需要表現出抗震性好、建造成本低、施工時比較簡單、對鋼材的使用量降低等優點，因此對高層住宅的剪力墻優化設計的探索具有重要意義。

2．3剪力墻位置優化

剪力墻在其設計的過程中通常為雙向布置，一般沿著主軸方向或者其他的方向，此種做法可有效的提高空間工作性能，且極易實現兩個方面手里的抗側剛度接近。剪力墻的位置、數量均要得當適宜，若是剪力墻的數量太少，那么結構抗側剛度則無法滿足設計要求，但是數量過多，那么墻體的利用率則會大大降低，從而導致結構抗側剛度過大，加大地震力和自重，無法充分滿足設計要求。在設計剪力墻肢截面的時候，盡量達到規則、簡單、豎直剛度均勻等要求。在對建筑進行抗震設計時，剪力墻底部則需加強部位不應采用錯洞墻和疊合錯洞墻，有效的避免設計過程中墻肢剛度相差懸殊的洞口。同時剪力墻必須應用從上到下的連續布置方式，避免強敵剛度突變，且對剪力墻平面外地彎矩進行控制，保證剪力墻平面外地穩定性。

2．4剪力墻厚度優化

在對剪力墻進行厚度優化設計時可完全依靠ansys軟件進行設計，圖1剪力墻結構模型利用梁單元BEAM4和殼單元SHELL63建立剪力墻結構模型，如圖1，并充分的發揮ansys軟件強大模態分析功能采用30階莫泰，得到模型的30階自振頻率，從而對剪力墻的固有頻率與振型進行了優化設計，優化后的各階頻率均小于優化前，這就使得整個結構變的“更柔”而且降低了工程的成本。在墻體厚度的優化設計中，設計變量為剪力墻厚度，約束條件為最大層間位移角，目標函數為混凝土用量。優化后的墻體厚度從0.25m減小到0.214m，混凝土的用量也從2544m3降到了2181m3。

3結束語

篇(3)

本文工作中設計的便攜式電場傳感器標定裝置，其基本結構由兩個平行極板構成，標定裝置的下極板開有圓孔，并采用特殊夾具固定被檢電場傳感器。被檢電場傳感器的動片與標定裝置的下極板平齊，使得被檢電場傳感器無需進入標定裝置的上、下極板之間的空間，即可感應到其電場。

2電場傳感器標定裝置結構參數的優化設計分析

基于有限元的相關理論，首先對標定裝置的機械結構建立模型。黃色部分為標定裝置，藍色部分為電場傳感器。然后，對幾何模型進行單元剖分、加載，可求解出標定裝置兩極板間的電場分布情況。根據求得的電場分布情況，可進行標定裝置結構參數的設計。在計算求解過程中，改變加載在兩極板間的電壓，使兩極板間形成的電場強度的理論值始終為20kV/m。被標定的場磨式電場傳感器外殼直徑8cm，感應片直徑6cm，傳感器外殼與標定裝置的下極板接觸。

2.1標定裝置極板間距和極板直徑對電場的影響研究

在標定裝置的設計上，受限于被檢電場傳感器的尺寸，以及要考慮標定裝置的便攜性，把標定裝置的極板直徑L固定為16cm。在L固定的條件下，分析兩極板間距H對極板間電場強度的影響，并以此確定極板間距H。依照圖2所建立的模型，取H值分別為1cm,2cm,3cm,4cm和5cm,，。橫坐標是電場傳感器感應片距離標定裝置中心的橫向距離，單位為m；縱坐標是感應片某一位置處的電場強度，單位是V/m。同時，在感應片的敏感范圍（x<0.03m）內，電場強度并非恒定值，而是隨著與標定裝置中心距離的增加發生了畸變。圖6為極板間電場強度實際值的畸變情況。理想情況下，在感應片的敏感范圍內，電場強度應保持不變，但由于標定裝置中極板邊緣效應的存在，使得感應片敏感區域內的電場不是一個恒定值，距離電場傳感器的外殼越近，畸變程度越大。定義在感應片敏感范圍（x<0.03m）內各個位置處電場強度的平均值與理論值之比為電場強度的畸變率，并用該值來衡量電場強度的變化程度?；兟试叫。f明所產生的電場越接近均勻分布。綜上，在極板直徑固定為16cm時，極板間距為5cm時，電場強度的實際值與理論值最為接近，且在電場傳感器感應片感應區域內電場的畸變最小。同時，在保證H/L小于0.5的條件下，極板直徑L對實際電場的影響非常小。

2.2傳感器外殼與標定裝置的相對位置研究

當標定裝置與被檢電場傳感器配合不好時，容易使被檢電場傳感器相對于標定裝置發生傾斜。模型中，極板直徑為16cm，極板間距為1cm，傾斜角度為1.5°。標定裝置的傾斜，會對被檢電場傳感器感應片上方的電場分布造成較大影響。圖9是基于圖8的傾斜模型計算得到的感應片上方的電場強度的橫向分布。由于相對傾斜后，模型不再對稱，因此分析了整個感應片上方（-3cm~3cm）的電場強度的橫向分布，并將結果與沒有相對傾斜時的感應片上方電場分布作了比較。被檢電場傳感器與標定裝置在相對傾斜角為1.5°時的電場的畸變情況，比沒有相對傾斜時嚴重。有相對傾斜時，感應片上方電場分布更加不均勻，因而被檢電場傳感器與標定裝置間的相對傾斜會對標定結果產生較大影響。在標定裝置設計中，應使標定裝置與被檢電場傳感器的外殼的直徑盡可能接近（極限情況是外徑與孔徑的差值為零），以使得兩者緊密結觸，從而保證被檢電場傳感器與標定裝置之間不會發生相對傾斜。

3便攜式標定裝置的優化設計和實驗結果分析

當輸出為-3kV至+3KV的可調直流電源加在兩極板上時，兩極板間的電場強度理論值的范圍為-60kV/m~+60kV/m。使用在標準標定裝置中標定好的電場傳感器測量本文工作中所設計的便攜式標定裝置中的實際電場。實測電場強度與所加電源電壓之間有良好的線性關系，同時，實測電場小于理論電場，兩者的比值約為0.92，這與給出的仿真結果吻合。在野外的實際標定過程中，保持被檢電場傳感器與標定裝置的位置不變，使得電場強度理論值與實際值的比值保持不變，在此基礎上，可以通過加在兩極板間的電壓計算出電場強度的理論值，計算出電場強度的實際值。然后，通過電場強度實際值與被檢電場傳感器輸出值兩者間的關系，計算出被檢電場傳感器的靈敏度，實現對被檢電場傳感器的標定。經過較長時間的現場使用，所研發的便攜式標定裝置能夠方便、快捷地對場磨式電場傳感器進行校準。目前，該校準裝置已經應用于中國電力科學研究院特高壓直流實驗基地高壓直流輸電線路地面合成電場測量系統中，并已取得了良好的效果。

4結論

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比之傳統的焊接技術，真空電子束焊接技術是較為先進的焊接技術，其特點是焊接缺陷少、具有熱影響的區域小、高強度焊接縫隙能力等特點。采用真空電子束焊接不僅能夠提高焊接部件的使用壽命及其強度，也能避免目前飛機起落架中，對整體鍛件制造帶來的難度。

2 真空熱處理

起落架的關鍵部位，從普通熱處理改進為真空熱處理，起落架零件具有無脫碳、表面光亮等優點。使用真空熱處理改善了材料品質，提高了材料的抗疲勞強度，滿足起落架發揮潛力的性能要求。

3 高強度鋼零件的表面強化工藝

改進過后的起落架一般都是采用(40CrNi2Si2MoVA) 超高強度鋼或者高強度鋼（30CrMnSi2A），這些材料對應力的集中尤其敏感。通過零件表面強化后，零件的表面有壓縮應力層的產生，而表面的強化能夠大幅度的提高金屬零件的正常使用壽命，其腐蝕能力也得到了提高。

4新型的防護工藝

4.1HVOF高速火焰噴涂

HVOF是一種在傳統火焰噴涂防護基礎上逐漸發展出來的高速型火焰噴涂。新型火焰噴涂的原來如下圖：主要將氫氣、乙炔等可燃性氣體與氧氣混合，在燃燒室點燃之后，由于劇烈的膨脹，氣體在受到噴嘴的約束后，就會產生高速的火焰。然后，由惰性氣體將粉末沿著燃燒室的軸心送入，在受熱后加速噴出，將表面整體覆蓋。

HVOF噴涂在于等離子、電弧等噴涂比較時，HVOF優異的性能就表現出來了。一是，HVOF使用較為經濟，成本低；二是，高速火焰噴涂適合于金屬、合金、混合物以及碳化物等粉末；三是，高速火焰噴涂自身較低的溫度與超音速也能有效的空子高溫中所造成的材料氧化與蒸發，這中方法對金屬集體中含有碳化物的涂層尤其的實用。

相比傳統鍍鉻層，HVOF涂層更具有耐磨性與抗腐蝕性；其結合強度很高，連接基體的性能較好，一般的結合強度都大于70MPa。因為避免了與酸性容易、電流的接觸，所以避免了氫脆的影響。此外，鍍鉻工藝還會帶來嚴重的環境污染，從而受到的限制也越來越多、越來越嚴格，因此使用HVOF噴涂完全是理想型工藝替代品。

最近幾年，HVOF噴涂已經逐漸的應用到了飛機起落架的制造當中，部分零件已經從鍍硬鉻工藝轉變成HVOF噴涂工藝。其中波音系列的飛機，已有100多個零件不穩實用了HVOF。而且在美國的軍方使用的飛機中，F216、P23等飛機也包括F235型戰斗機起落架的部分零件都已經在考慮使用HVOF噴涂。

4.2無氰鍍鎘-鈦防護工藝

鎘-鈦鍍層具有較高的抗腐蝕能力和低氫脆性的特點。其中，國外的電鍍鎘-鈦是專利工藝，而我國的無氰鎘-鈦是將鹽酸在“鈦膏”中溶解之后加入中性銨鹽，使用這種電鍍液具有美觀、結合力好等特點，而且在鈦合金鍍層中含有0.1%到0.7%的優質鎘。相比氰化鍍鎘-鈦，無氰鎘-鈦鍍液在分散能力上、鍍層抗腐蝕上以及低氫脆性都有較高的優越性。鈦鹽在一段較長的時間內都能夠保持相對穩定的溶解狀態，可以節省以往繁瑣的操作，具有工藝、維護簡便等特點。

4.3刷鍍鎘工藝

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1.1抽氣逆止閥故障頻發

作為工業設備使用的一種形式，抽氣逆止閥內部各個組成成分相互配合、協調合作，在具體的使用選擇過程中要根據其用途差異化區別挑選個性化的適用類型。當前抽氣逆止閥故障頻發的原因所在是相關使用者缺乏對于此類設備的充分了解，導致由于忽視不同抽氣逆止閥組成結構與安裝配置等基本信息存在差異，造成工業使用中出現設備故障。

1.2開關接觸不當

鑒于我國現有的工業抽氣逆止閥設計水平較低，產品在應用過程中難免出現開關使用不靈活的現象。這表現為開關的接觸動作難以實現或靈敏度較低等，開關接觸緩慢或動作延遲造成了抽氣逆止閥開關時間放緩，這嚴重制約了此類設備發揮對于工業制造的控制效用，也影響了我國工業的發展進程。

2新型閥門的優化思考

工業抽氣逆止閥的改進與優化對于穩定我國工業的可持續發展具有不可替代的作用，伴隨著對于閥門質量要求的不斷攀升，設計新型的工業抽氣逆止閥對于促進工業效率的提升具有實際意義。這就需要設計者靈活應用先進的設計理念對現有閥門進行完善的檢測與評估，不斷革新設計技術來協調其與社會經濟的共生關系。

2.1傳統與現代技術搭配

伴隨著工業抽氣逆止閥更新換代速率的增快，工業設計者要不斷學習相關理論，熟悉新產品的性能與用法，在了解設備的基礎上進行合理利用。要實現工業抽氣逆止閥的改良就要明確設計理念，將質量保證與故障減小上升到設計改良的戰略規劃中，把工業多元化需求的滿足與閥門設計的目標統一起來，實行靈活多變、多元化的改良模式，最大限度的提升工業抽氣逆止閥設計中各個主體的協調度。具體而言，要將工業抽氣逆止閥傳統的設備使用技術與新型科技智慧型檢測、試驗手段相結合，著力發揮信息技術在設備改進方面的作用，不斷提升其機械自動化的診斷水平，并引進國外先進設備開展實驗。在解決工業抽氣逆止閥現有故障時，要從根本上認識到故障現象出現的原因，提出有效的解決方案。一方面要對工業抽氣逆止閥定期進行檢驗與維修，借助定期維護來提高其使用壽命。另一方面，還要積極推動以智能型試驗為基礎的新式閥門信息收集方式，將抽氣逆止閥故障的數據診斷與問題的探究作為一個系統性工程處理，在大量數據的支撐下提出可行的智能測試方法，最終實現推動設備改良可持續發展助力的目標。

2.2依據問題革新改良措施

要根據工業抽氣逆止閥個性化的運行方式來選擇差異化的改良措施，根據開關的靈敏度判斷合分閘的位置是否正確，通過密切觀察其是否存在斷裂分解等現象判斷離合系統是否有檢修的隱患；可以采用多樣化的抽氣逆止閥安全措施防止故障現象的發生；建立即時控制來實現閥門的保護功能；定期清洗抽氣逆止閥，來保證接觸部位作用發揮正常。要嘗試設計具有逆止和快速關閉雙重作用的新型抽氣逆止閥，通過革新設計的結構和性能來改良現有的抽氣逆止閥，進而不斷滿足工業領域的使用要求。新型工業抽氣逆止閥的具體改良方案如下：首先，要檢測低工業抽氣逆止閥的各項相關參數指標，在不損害設備的前提下及時準確的了解其運行狀態；其次，要結合閥門相關知識和故障檢測的基本原則，來定期定時地評價工業抽氣逆止閥的現行情況，對于合理規劃其使用壽命，預測其完成目標計劃的可行性具有良好的前瞻性。

2.3形成各分系統的互動

新型工業抽氣逆止閥的改進需要協調各個組成部分之間的關系，形成良性互動。具體而言，首先，在新型工業抽氣逆止閥材料的選擇上，要根據實際需要與設備要求選用合金等耐磨材料，在滿足閥門設計標準的基礎上，最大限度的提高材料的可靠性與安全性，為閥門的持續利用奠定基礎。其次，要發揮抽氣逆止閥中固有保護系統的作用，在必要時刻實現其對于設備的自我保護；還要充分考量離合設備的銜接效用，靈活處理抽氣逆止閥內部關聯與分離的關系。最后，還要利用智能手段與新式設備實現對于工業抽氣逆止閥的保護及聯網控制，在切實改善當前工業抽氣逆止閥存在故障現狀的同時，大力發展多元化的檢測技術，實現對其的有效控制。

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1．1箱梁支座的強度優化設計

箱梁節點是整個承重鋼梁最為關鍵的部位，在施工中采用不同形式的加勁肋對該部位進行了加固處理。嚴格按照要求的尺寸，對GWJ－4號承重結構進行不同荷載狀態下的分析。利用有限元軟件ABAQUS對GWJ－4號鋼架各部分的實際三維模型進行數值計算。該有限元軟件研究實際模型在承重荷載及風荷載作用下的承載能力，著重對承重結構需要優化的地方進行分析，從而提出可行的優化設計方案。天窗閉合狀態時不同受力荷載條件下對天窗閉合狀態下的GWJ－4屋架的受力分析如下。

1．1．1GWJ－4屋架在承重下的受力天窗全關閉狀態下的GWJ－4屋架關鍵部位的受力分析。看出:在GWJ－4屋架的跨中位置附近，其應力分布比較均勻，沒有大的應力集中區，且最大Mises應力均小于100MPa，在此應力下支撐板是不會發生局部屈服的。最大Mises應力小于Q235B鋼的單軸抗壓強度，故在此工況下，箱形梁跨中部位的荷載承載能力滿足要求。箱梁支座數值分析結果知，最大Mises應力約為230MPa，主要是因為梯形加勁肋存在明顯的應力集中區，導致該位置出現了較大的應力。一般來說，由塑性材料制成的構件，應力集中對其在靜荷載作用下的強度幾乎無影響，但是該結構為滑動式玻璃天窗的承重結構，需要各種交變荷載的作用，因此有必要對此支座進行優化設計，減小其應力集中系數。天窗全關閉狀態下的GWJ－4屋架關鍵部位的位移大小分布，由于在承重荷載的作用下，箱型梁在水平方向位移值小于1mm，因此僅列出了GWJ－4屋架箱梁在天窗全關閉狀態下的豎向位移分布圖。從結果可以看出:在此工況下，箱形梁產生的最大豎向位移約為5mm，位置在箱型梁的跨中部位，根據鋼結構的設計規范，其位移大小滿足要求。

1．1．2GWJ－4屋架在承重及風荷載下的受力在承重及風荷載的共同作用下，箱形梁跨中部分的應力仍然很小，因此不再重復分析。在此工況下箱形梁支座的應力狀況。在兩種荷載的共同作用下，支座個別單元的應力已經超過Q235鋼材的屈服強度(并不意味著破壞)，梯形加勁肋與豎向加勁肋的接觸部位存在很大的應力集中，這對結構的長期穩定性是不利的，因此有必要采取措施來減輕應力集中帶來的危險。GWJ－4屋架在承重荷載及風荷載下的豎向位移及水平位移。通過對比可知，風荷載對豎向位移影響很小，豎向位移的最大值約為4．7mm，最大位移在跨中部位，滿足工程設計的規范的要求，這說明該屋架的豎向剛度已經滿足要求。風荷載主要影響箱形梁的水平位移，在此作用下，箱形梁產生了較大的水平位移，其最大值仍產生在箱型梁的跨中位置處，為4．3mm。根據鋼結構設計規范，此水平位移的大小是滿足工程設計要求的，因此無需另外增加水平方向剛度。

1．1．3箱梁支座的優化設計由上面兩種荷載條件下應力和位移的數值模擬結果分析可知，在天窗玻璃全關閉狀態下，強度和剛度都滿足要求，但其不足之處在于箱型梁支座存在較大的應力集中，這導致支座支撐板出現了個別單元的屈服。根據疲勞理論，在交變荷載的作用下，應力集中會降低結構的強度和耐久性。因此，提出了以下可行的減小支座應力集中的實施方案。針對梯形加勁肋應力集中程度高的現象，建議在支座兩側再添加兩個相同尺寸的梯形加勁肋。對優化后的支座，運用有限元對其在承重荷載及風荷載作用下進行應力分析，如圖8所示。可以得出，經過優化后支座的最大應力是187MPa，其應力集中程度相比未優化之前的支座已經減小很多。這說明此優化起到了良好的效果。

1．2連接板的優化設計

滑動天窗從完全關閉至完全打開過程中時，數值模擬分析，在連接板與箱梁的接觸處存在較大的應力集中，這導致了部分單元的應力超過了Q235鋼的屈服強度，但是需要說明的是并不是超過屈服強度該連接板就要破壞，只是很小的一部分可能會發生屈服，這對韌性結構整體的安全性影響較小。由于支架要處于不同活荷載的作用下，為了長久的安全性和穩定性，連接板所受的最大應力有必要處于鋼材的最大屈服強度之下，因此有必要對該處連接板進行優化設計。針對以上分析知，連接板存在的最大問題是該處存在應力集中，導致了該處產生了較大的集中應力，從而影響結構的長期安全性和穩定性。為了消除應力集中，可以采取以下兩種措施:第一種是通過構造措施減小應力集中，例如連接鋼板需要倒角處理等;第二種措施是對此處連接板進行重新的設計，例如增加連接板的數量來減小每塊連接板所受的應力、連接板采用強度更高的鋼材等等。此處我們對第二種優化措施進行了數值模擬，驗證了其可行性。

2結論

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由于模型比較復雜，分析時需要簡化幾何體，具體做法如下：連接伸縮大臂與伸縮套筒的液壓缸用一個橫截面為矩形的桿件替代；所有用銷軸和圓螺母聯接結構均用圓柱體替代；裝配過程中所留的間隙都需要進行填補，不能留有空隙，對于之后網格的劃分，有些地方的圓角適當可以省略。

2礦用液壓起重機吊臂結構的有限元分析

吊臂截面是通過4塊厚度為16mm的長型板材焊接到一起的箱體結構，在伸縮大臂與伸縮套筒之間安裝一個液壓缸，可以保證伸縮臂能夠水平伸出。本結構所選用的材料為Q550高強度低合金結構鋼，吊臂主要承受來自重物的軸向應力、扭矩和彎矩；伸縮套筒前下端的部位與旋轉裝置連接有升降液壓缸，可以保證吊臂的俯仰，旋轉套筒在液壓缸的推動下能保證吊臂的旋轉運動。吊臂最前端安裝有鏈輪和礦用圓環鏈，需要校核吊臂完全伸出3.1m時吊臂提升15t重物情況下的應力情況。

（1）建立靜態算例

采用SolidWorksSimulation進行靜態結構分析，將模型導入SolidWorks中，調出Simulation插件，建立靜態算例；定義默認的求解器FFEPlus。

（2）定義零部件材料屬性

銷軸采用35鋼，可以直接從材料庫中調用，其余零部件采用Q550高強度低合金結構鋼，調質處理后具有極高的力學性能。主要應用在重要的高強度結構件、工程機械、礦山鋼結構件等。由于系統材料庫中沒有現成Q550參數，因此需要按照Q550的材料系數及性能自定義材料，在有限元分析中主要需要Q550的4個材料參數：屈服強度550MPa，彈性模量210GPa，密度7.85g/cm3，泊松比0.3。在分析時將其賦予相應的零部件上。

（3）定義連接及夾具

銷軸與圓螺母聯接部位均用相觸面組并選擇無穿透這一接觸類型，伸縮大臂與伸縮套筒的連接部位選用相觸面組并選擇接合這一接觸類型。這樣做的目的一方面是將整個零部件作為一個整體，為下面網格的精細劃分提供基礎，另一方面使伸縮大臂與伸縮套筒之間不至于有滑脫的現象。

（4）外部載荷（加載）及劃分網格

在吊臂前端即與鏈輪聯接的銷軸上建立一個與上平面成27°的平面，施加一個作用力F，垂直于該平面且作用于銷軸上，F=394kN，它是吊臂提升m＝15t重物上仰角α＝36°時作用在銷軸上的合力，可以從簡化模型中計算出合力F。劃分網格，選用2階實體四面體單元，每個單元含有6個中間點和4個角點共10個節點，并且每個節點包含3個自由度。當單元在承受載荷的情況下會發生變形，其2階單元所對應的邊會變成曲線，面會變成曲面。選用高品質網格單元，劃分后可得到節點總數51188個，單元總數27194個；劃分網格后的三維實體模型。

（5）運行求解

在完成上述步驟之后，可以對整個模型運行求解，在默認的求解器FFEPlus下對吊臂進行有限元分析，得到相應的應力和位移云圖。

3靜態算例下的結果分析

額定承載150kN的狀況下，所顯示的最大應力σvonMises=298MPa，最大應力位置發生在伸縮大臂與伸縮套筒的連接部位，且其最大應力小于材料的屈服強度550MPa。根據材料力學上的強度理論計算公式可以計算出相應的安全系數。由于加載時的工作載荷是正常工作載荷的1.5倍，所以實際安全系數Ss=1.5×1.85=2.78；實際安全系數2.78大于井下標準安全系數1.5，滿足要求。由位移云圖可以看出最大位移發生在伸縮大臂的最前端，最大位移僅有16.64mm，變形量較小，不會造成吊臂結構的改變。吊臂雖然安全但從經濟的角度考慮，安全系數偏大，吊臂重量偏大，耗材過多。因此，需要重新對其進行優化設計。

4優化分析

對優化后的結構做優化分析可知，最大等效應力為348MPa，發生在伸縮套筒與伸縮臂的連接部位，計算其安全系數，所得結果na=550/348=1.58，滿足礦用設備安全系數1.5的要求；且其質量從原來的950kg降到804kg，相比之下減小了15.4%，在滿足強度的基礎上節約了板材的消耗，從而達到了優化的效果。

5結語

（1）根據井下需要安裝和拆卸設備的實際重量及井下實際工作的狀況，選用Q550高強度低合金結構鋼材料，并選擇相應的板材、截面形狀及焊接工藝；

（2）利用SolidWoksSimulation有限元分析軟件進行靜態結構分析，通過應力、位移云圖，找出了吊臂的最大應力及最大變形位置；計算出安全系數；為以后結構的改進提供參考；