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设计计算

基于Creo Simulate的平衡梁有限元分析与优化设计

FiniteElementAnalysisandOptimizationDesignofBalanceBeamBasedonCreoSimulate

郭宏耀

（厦门厦工中铁重型机械有限公司，福建厦门361000）

摘要：为了使某泥水平衡盾构机的平衡梁尺寸设计的更为合理精确以降低材料成本，借助Creo

Parametric对平衡梁进行建模，通过CreoSimulate进行静态有限元分析，使用局部敏感度分析

得出影响平衡梁承载性能及总质量的主要设计尺寸，并通过优化设计分析得到了较为合理的设计参

数，达到了降低平衡梁材料成本的目的。

关键词：平衡梁；有限元分析；敏感度分析；优化设计

中图分类号：U459.3文献标识码：A

0 引 言管片的含钢量是构成管片质量的重要部分。经统计，

[]

管片吊机是盾构机管片运输链中重要的部件，其主要大部分含钢量在140～200kg/m³2，参考厦门地铁三号线海

作用是将隧道预制管片从电瓶车吊运至管片拼装区域。平衡域盾构段管片钢筋含钢量为178kg/m³，本例中按照管片含

梁作为管片吊机中重要的组成部件，其设计是否合理关系着钢量178kg/m³计算。

管片吊机的整体性能。经上述计算标准块管片质量m=5.398t，管片载荷按照

厦门某工程采用开挖直径为φ7020mm的泥水平衡盾构G=54kN计算，载荷方向垂直向下。

机进行施工，管片外径φ6700mm，内径φ6000mm，幅宽1.3 静态有限元分析

1500mm。本文通过借助CreoSimulate对上述工程使用的盾平衡梁使用Q235B加工制造，Q235B材料屈服强度如

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3

构机平衡梁进行优化分析设计，以平衡梁模型总质量最小化表所示。

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为目标，精细化设计变量，在不改变平衡梁承载能力的情况表1Q235B的屈服强度

下尽可能地降低总质量。＞16＞40＞60

厚度/mm≤16

≤