基于弹性稳定约束的桁架臂顶节铰点布局优化研究

【引言】桁架臂顶节铰点布局问题，是桁架类吊臂方案设计的关键问题之一。其设计是否合理，直接关系到桁架吊臂的受力是否合理和整体的抗屈曲能力大小，进而影响桁架类起重机整机的起重性能。目前，对桁架臂结构优化分析的方法主要有以下三种：一是采用解析法计算吊臂的强度及稳定性，然后对计算结果进行筛选取优；二是运用有限单元法对桁架类结构进行尺寸及形状优化；三是运用ＡＮＳＹＳ对空间桁架结构进行拓扑优化设计。这几种方法对桁架臂结构的研究发挥了一定的作用，但均存在诸多不足：①桁架类臂架结构复杂且工况繁多，很难通过解析法获得最优化的结构形式；②有限元参数化建模困难，优化过程繁琐，耗费大量计算成本；③拓扑优化思想真正应用于工程实际尚有一定的距离，只停留在研究探索阶段。