桁架式桥梁检测车结构分析与优化设计

论文摘要

鉴于桥梁检测方面存在的种种问题,目前国内外越来越多地使用安全、精确、高效的专用检测设备——桥梁检测车来对桥梁进行检测。通过对当今国内外各种类型的桥梁检测车进行全面的调研后,结合我国桥梁建设的实际情况和工业水平,本课题组开发出了高性能的桁架式桥梁检测车。本文在详细介绍了检测车的主要结构和工作原理的基础上,计算分析了整车行驶时的稳定性;利用有限元分析软件,对检测车的整体桁架结构的静力学和动力学特性进行仿真分析;并以降低整体桁架结构的总质量为目标函数以及结构在各种工况下满足规范要求为约束条件建立优化模型,借助ANSYS面向对象程序设计技术对桁架结构的关键部件尺寸进行了优化。研究结果表明:该检测车在结构和自动化程度上相比过去都有了创新和提高;检测车在行驶时整车稳定性处于安全范围之内;静力学分析结果表明桁架结构的强度、刚度均满足设计要求;模态分析结果显示人的正常行走频率不会激发桁架结构的固有振动;通过有限元优化,整车的总质量得到一定的下降,降低了制造成本。本文的研究成果为桥梁检测车的进一步改进设计提供了有用的参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出与意义
• 1.2 桥梁检测车主要结构形式及国内外发展状况
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 桥梁检测车主要结构及工作原理
• 2.1 桁架式检测车的主要结构组成
• 2.1.1 底盘车的选型
• 2.1.2 工作装置主要结构形式
• 2.1.3 液压系统
• 2.1.4 电控系统
• 2.2 桥梁检测车的工作原理
• 第三章 桥梁检测车结构稳定性分析
• 3.1 检测车稳定性设计
• 3.1.1 静平衡重量设计
• 3.1.2 动平衡重量设计
• 3.2 纵向行驶稳定性校核
• 3.2.1 上坡行驶
• 3.2.2 下坡制动
• 3.3 横向行驶稳定性校核
• 3.3.1 转弯行驶
• 3.3.2 横坡行驶
• 第四章 桥梁检测车桁架结构有限元分析
• 4.1 有限单元法与ANSYS 软件简介
• 4.1.1 弹性力学基础理论
• 4.1.2 有限单元法简介
• 4.1.3 ANSYS 软件简介
• 4.2 整体桁架结构有限元模型的建立
• 4.3 整体桁架结构静力学分析
• 4.3.1 平台端部集中受载
• 4.3.2 平台均匀受载
• 4.3.3 伸缩结构强度刚度校核
• 4.4 整体桁架结构模态分析
• 4.4.1 结构模态分析的基本理论
• 4.4.2 结构模态的提取方法
• 4.4.3 模态计算结果与分析
• 第五章 基于ANSYS 的桁架结构优化设计
• 5.1 基于ANSYS 的优化设计思路
• 5.1.1 面向对象法的基本思路
• 5.1.2 ANSYS 优化程序应用
• 5.2 桁架结构优化设计
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢