Inspire在悬臂架轻量化设计中的应用

        具体过程详见附件：

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      悬臂架是一种结构简单，作业高效的吊装设备，在货物装卸中发挥着较大的作用。悬臂架的生产工艺简单，又具有重量轻、工作灵活等特点，在一般的吊装场所应用广泛。悬臂架的主体结构采用钢板焊接而成，一般结构形式如图一所示。根据结构力学分析可知，这类结构在外力作用下高应力区主要分布在结构根部，在吊臂结构其它区域应力较小，这样的应力分布未能充分发挥所有材料的承载性能。如果对这类结构进行优化设计，使应力分布趋于均匀化，便能充分发挥材料性能，节省成本。

       本文利用简单易用，功能强大的Inspire，采用分步渐进的优化策略，先后利用拓扑优化和尺寸优化，对悬臂架进行结构优化设计。第一步拓扑优化以刚度最大为优化目标，第二步尺寸优化，以性能为约束条件、质量最轻为目标，实现了结构的轻量化设计，优化方案减重23%。

      悬臂架主体采用钢板焊接成型，焊接方式为二氧化碳气体保护焊。具体的结构如图1所示。主臂材质为Q345，其余结构材料为Q235。Inspire采用OptiStruct求解器，保证了求解效率和计算精度。

软件提供了完整的优化设计功能，利用该优化技术，对悬臂架模型进行了拓扑优化和尺寸优化求解，最终解决了悬臂架轻量化设计的问题，并且效果显著。

1、  悬臂架经过优化设计后，各项力学指标均满足企业标准；

2、  悬臂架重量由73.5 Kg降到66 Kg，减重10%，实现了低成本地轻量化设计；

3、  该方法对其它类似结构的轻量化设计具有实际的参考价值。