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明隧管片支撑台车抗风性能有限元分析与结构优化设计
| 论文题名： | 明隧管片支撑台车抗风性能有限元分析与结构优化设计 |
| 关键词： | 明隧管片支撑台车;抗风性能;有限元模型;结构优化设计 |
| 摘要： | 中铁某局物贸公司根据兰新铁路第二双线经过的特殊的地理位置设计了拼装防风明洞管片支撑台车。因明隧管片支撑台车属非标设备,无专门的设计规范和标准,施工中将承受大载荷下的复杂工况,且工作环境恶劣,因此设计制造单位要求对其进行典型工况下的有限元静力学计算,这对保证管片的安全施工具有重要的理论和实践意义,同时尽量节省成本。本文以此为目展开研究。 本文以明隧管片支撑台车为研究对象,运用国际通用有限元分析软件ANSYS,依据实际结构特点和分析工况建立了台车的有限元模型,在三种载荷组合效应、四种典型工况下,分别对台车的刚度、强度及稳定性进行了计算和校核。计算结果表明:设计的台车结构满足静强度、静刚度和稳定性要求,能够在施工中安全使用且保证明洞管片的施工质量。 对台车进行优化设计,在台车满足最不利典型工况下的静强度、静刚度和稳定性要求的前提下,对其结构进行轻量化设计,在可行域内寻求最佳设计方案,在最大程度上减少设计成本和设计周期,使台车设计更为合理。 最后对台车进行模态分析,模态分析是其它动力学分析的基础。通过模态分析可知台车结构整体的固有频率和振型;从固有频率的大小可以看出结构整体的刚度如何;从振态的形状我们可以知道在某个自然共振频率下,结构的变形趋势,若要加强结构的刚性,可以从这些较弱的部分来加强。通过模态分析结果确定了钢拱架的刚度要加强。 本课题研究结果表明用ANSYS进行结构有限元分析,既可以节省人力物力,又有比较高的计算和模拟精度,对工程实际十分有用,充分体现了ANSYS在产品设计中的作用和意义。该明隧管片支撑台车的有限元分析研究可为同类产品的设计及工程实际问题的解决提供具有参考价值的理论依据及实践指导。 |
| 作者： | 邵中原 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 谷立臣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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