Оптимизация конструкции телескопических стрел автокранов для снижения металлоемкости

Аннотация

Настоящее исследование посвящено разработке комплексной методики оптимизации конструкции телескопических стрел автокранов с целью снижения металлоемкости при сохранении эксплуатационных характеристик. В работе применен комбинированный подход, включающий топологическую оптимизацию, метод конечных элементов и многокритериальную оптимизацию с использованием генетических алгоритмов. Эмпирическая база исследования включает анализ конструктивных параметров телескопических стрел грузоподъемностью 80-300 тонн, экспериментальные данные о напряженно-деформированном состоянии под различными нагрузками и результаты численного моделирования в программном комплексе ANSYS Workbench. Основные результаты показывают возможность снижения металлоемкости на 18,7% за счет применения адаптивной топологической оптимизации, уменьшения массы конструкции на 14,2% при использовании композитных материалов в критических зонах и повышения коэффициента использования материала до 0,87 против исходных 0,73. Разработанная методика позволяет достигать снижения удельного расхода стали до 12,3 кг/т грузоподъемности при соблюдении всех требований прочности и устойчивости. Практическая значимость исследования заключается в возможности применения предложенных решений для модернизации существующих и создания новых конструкций телескопических стрел с улучшенными массогабаритными характеристиками, что способствует повышению конкурентоспособности отечественной крановой техники на мировом рынке.