1、河道工程根石探測系統(tǒng)是一種新型水下根石探測技術(shù)裝備，進行深入地分析和研究，對提高防汛搶險的科技水平及綜合實力，提高防汛搶險預(yù)案的有效性，保護人民生命財產(chǎn)安全，保障經(jīng)濟建設(shè)成果都具有十分重要的意義。 根據(jù)探測系統(tǒng)樣機的試驗情況和存在的問題，本文提出了新型河道工程根石探測系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。重點以優(yōu)化設(shè)計技術(shù)和有限元分析軟件ANSYS為分析研究工具，對探測系統(tǒng)作業(yè)裝置的重要結(jié)構(gòu)部件——箱型伸縮式探測臂和變幅機構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)

2、計研究。 采用ANSYS軟件的實體建模方法建立了箱型伸縮臂的三維實體模型。通過選擇單元類型和網(wǎng)格劃分操作，完成了整個伸縮臂的有限元網(wǎng)格劃分；利用節(jié)點自由度耦合的方法模擬滑塊接觸處的實際聯(lián)接，將各節(jié)臂及滑塊作為一整體；在分析箱型伸縮臂的結(jié)構(gòu)和受載特點的基礎(chǔ)上，建立了箱型伸縮臂的有限元分析模型。 通過對伸縮式探測臂在三種不同工況下進行的有限元靜態(tài)分析，得出了不同工況下探測臂的應(yīng)力和變形情況，確定了危險工況和應(yīng)力集中危險區(qū)域。

3、論文通過對箱型伸縮式探測臂的模念分析，確定了探測臂的固有頻率和模態(tài)振型。為了驗證有限元分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，利用材料力學(xué)的方法對箱型伸縮臂的強度和穩(wěn)定性進行了分析計算。根據(jù)有限元分析計算結(jié)果，對箱型伸縮臂的應(yīng)力集中區(qū)域提出了結(jié)構(gòu)改進方法，這也為同類型作業(yè)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計和改造提供了科學(xué)的理論依據(jù)。 以箱型伸縮臂有限元分析為基礎(chǔ)，在保證伸縮臂的強度和剛度的前提下，以伸縮臂自重為目標(biāo)函數(shù)，以伸縮臂截面尺寸為優(yōu)化設(shè)計變量，對伸縮臂進

4、行了有限元優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化后，伸縮臂的截面尺寸明顯減小，自重降低了26.4﹪。達(dá)到了減輕重量，節(jié)約材料，減少成本的目的。 對河道工程根石探測車箱型伸縮臂的變幅機構(gòu)進行了運動分析和受力分析，運用優(yōu)化設(shè)計方法，以變幅過程液壓缸的壓力和伸縮臂危險截面的彎矩為目標(biāo)函數(shù)，建立了變幅機構(gòu)三鉸點位置優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型，利用線性加權(quán)法為多目標(biāo)優(yōu)化問題構(gòu)建了統(tǒng)一的目標(biāo)函數(shù)。通過優(yōu)化分析，獲得了變幅機構(gòu)三鉸點位置的優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，優(yōu)化后變幅過程液壓缸的