基于王莲叶脉分布的塔式起重机臂架结构仿生设计

陶义^1,2，王宗彦^1,2，王珂^1,2，冯琦^1,2

1. 中北大学CAD/CAM工程技术中心2. 山西省起重机数字化设计工程技术研究中心

摘 要：为了使塔式起重机自身重量更轻,更易于安装和运输,以此降低生产和运行成本,引入了结构仿生设计思想。以QTZ40塔式起重机臂架结构为研究对象,利用结构仿生设计方法对塔式起重机臂架结构进行了仿生优化设计。经研究、分析发现王莲叶脉的构型符合黄金分割定律,依据相似性评价标准,确定王莲为臂架仿生原型,结合臂架拓扑优化结果和王莲构型规律,确定了臂架的仿生优化设计方案。利用APDL语言建立了臂架的有限元模型,接着利用ANSYS软件对臂架原结构和仿生结构分别进行静力学分析计算,结果显示,仿生模型较原模型减重11.41%,并且在强度、刚度等方面均取得了较好的优化效果。

关键词：塔式起重机;臂架;结构仿生;王莲;