本文關(guān)鍵詞：橋（門）式起重機(jī)小車架結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)與研究

  更多相關(guān)文章： 起重機(jī)小車架 輕量化設(shè)計(jì) 優(yōu)化設(shè)計(jì) 有限元法 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 響應(yīng)面模型

【摘要】：節(jié)能環(huán)保已成為世界各國(guó)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要議題,對(duì)于大型工程機(jī)械來說,其鋼結(jié)構(gòu)本身自重很大。如何開展結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)與研究對(duì)促進(jìn)綠色低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義,況且起重裝備輕量化也是當(dāng)前起重行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),也是節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略的具體實(shí)施。 起重機(jī)小車架是剛度很大的焊接超靜定結(jié)構(gòu),傳統(tǒng)計(jì)算方法將小車架簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁,且忽略了載荷引起的偏心作用,通常通過增加小車架的高度來保證剛度要求。為了保證安裝在小車架上的各種機(jī)構(gòu)正常工作,通常降低強(qiáng)度計(jì)算中的許用應(yīng)力來保證剛度要求,這樣設(shè)計(jì)偏于保守,材料浪費(fèi)嚴(yán)重。 論文以32噸L型單梁門式起重機(jī)小車架為研究對(duì)象,基于有限元法和結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù),在ANSYS中采用SHELL63單元對(duì)小車架建立有限元模型并進(jìn)行靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析,在得到強(qiáng)度和剛度的基礎(chǔ)上,在多學(xué)科優(yōu)化平臺(tái)ISIGHT上采用不同的優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。本文主要包括以下幾個(gè)部分： (1)在ANSYS中建立小車架的有限元模型,主要采用的是SHELL63和MASS21單元,對(duì)載荷進(jìn)行簡(jiǎn)化分析處理,求解得到小車架結(jié)構(gòu)在分析工況下的最大等效應(yīng)力,豎直方向最大變形和模態(tài)頻率,校核了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和靜態(tài)剛度,分析了結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)剛度。 (2)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和靈敏度分析法,在ISIGHT平臺(tái)中運(yùn)用優(yōu)化拉丁方實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,獲得小車架設(shè)計(jì)變量對(duì)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)(強(qiáng)度,剛度和重量)的Pareto plot圖,選擇對(duì)響應(yīng)影響較大的設(shè)計(jì)變量構(gòu)建近似模型,減小優(yōu)化問題的規(guī)模,提高優(yōu)化效率。 (3)借助多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái)ISIGHT軟件,結(jié)合近似模型技術(shù),運(yùn)用響應(yīng)面模型構(gòu)建小車架優(yōu)化系統(tǒng)的二次響應(yīng)面多項(xiàng)式,在響應(yīng)面模型基礎(chǔ)上采用多島遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化效率高。 (4)組合優(yōu)化可以發(fā)揮全局算法的全局性,同時(shí)又能兼顧數(shù)值算法的高效性,運(yùn)用全局優(yōu)化算法多島遺傳算法和直接搜索法的組合算法對(duì)小車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型進(jìn)行優(yōu)化,減輕了小車架的結(jié)構(gòu)自重。 通過建立響應(yīng)面模型和組合優(yōu)化方法對(duì)小車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),減輕了小車架結(jié)構(gòu)自重,節(jié)約了材料；其中,響應(yīng)面優(yōu)化效率高,但響應(yīng)面模型存在一定的誤差,而組合優(yōu)化方法優(yōu)化精細(xì)但耗時(shí)長(zhǎng)。因此,針對(duì)不同的優(yōu)化問題選擇適宜的優(yōu)化方法對(duì)優(yōu)化結(jié)果和優(yōu)化效率都有影響。
【關(guān)鍵詞】：起重機(jī)小車架 輕量化設(shè)計(jì) 優(yōu)化設(shè)計(jì) 有限元法 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 響應(yīng)面模型
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH213.5
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 課題研究背景11
• 1.2 課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 小車架結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)研究方法現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容14
• 1.4 本文研究意義14-15
• 第2章 工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法15-27
• 2.1 優(yōu)化理論15-18
• 2.1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法15-17
• 2.1.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)發(fā)展概況17
• 2.1.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)基本過程17-18
• 2.2 基于CAE技術(shù)的現(xiàn)代機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)18-19
• 2.2.1 常用優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件介紹19
• 2.3 ISIGHT優(yōu)化算法19-20
• 2.4 基于ISIGHT的多島遺傳算法優(yōu)化20-26
• 2.4.1 多島遺傳算法參數(shù)設(shè)置22-23
• 2.4.2 ISIGHT多島遺傳算法優(yōu)化實(shí)例23-26
• 2.5 小結(jié)26-27
• 第3章 32噸L型門式起重機(jī)小車架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)有限元分析27-42
• 3.1 有限元分析方法27-29
• 3.1.1 有限元法分析的一般步驟27-28
• 3.1.3 有限元分析軟件ANSYS與參數(shù)化建模APDL28-29
• 3.2 小車架結(jié)構(gòu)及基本參數(shù)29-30
• 3.3 小車架結(jié)構(gòu)的有限元模型30-32
• 3.3.1 結(jié)構(gòu)模型簡(jiǎn)化處理30-31
• 3.3.2 有限元模型的建立31-32
• 3.3.3 小車架的有限元模型32
• 3.4 小車架的靜態(tài)特性分析32-37
• 3.4.1 靜態(tài)特性分析的主要內(nèi)容32
• 3.4.2 靜態(tài)特性分析方法32-33
• 3.4.3 小車架靜態(tài)分析時(shí)的載荷組合33
• 3.4.4 載荷分析計(jì)算33-35
• 3.4.5 有限元求解結(jié)果與分析35-37
• 3.5 小車架結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性分析37-41
• 3.5.1 模態(tài)分析意義及應(yīng)用37-38
• 3.5.2 模態(tài)分析理論38
• 3.5.3 ANSYS模態(tài)分析方法38-39
• 3.5.4 小車架的模態(tài)分析39-41
• 3.6 小結(jié)41-42
• 第4章 基于響應(yīng)面模型的小車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)42-58
• 4.1 基于拉丁超立方實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的靈敏度分析42-47
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)42
• 4.1.2 ISIGHT實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法42-43
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相關(guān)術(shù)語43
• 4.1.4 幾種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法比較43-44
• 4.1.5 靈敏度分析44
• 4.1.6 小車架設(shè)計(jì)參數(shù)靈敏度分析44-47
• 4.2 近似模型方法47-48
• 4.2.1 基本概念47-48
• 4.2.2 近似模型方法48
• 4.3 響應(yīng)面模型48-52
• 4.3.1 響應(yīng)面模型的參數(shù)配置49-51
• 4.3.2 響應(yīng)面模型的誤差分析51
• 4.3.3 小車架結(jié)構(gòu)有限元分析的響應(yīng)面模型51-52
• 4.4 基于響應(yīng)面模型的小車架結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)52-57
• 4.4.1 小車架優(yōu)化問題描述52-53
• 4.4.2 小車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型53
• 4.4.3 基于響應(yīng)面模型的小車架優(yōu)化53-56
• 4.4.4 優(yōu)化結(jié)果分析56-57
• 4.5 小結(jié)57-58
• 第5章 基于組合優(yōu)化方法的小車架結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)研究58-68
• 5.1 組合優(yōu)化策略描述58-60
• 5.2 組合優(yōu)化算法實(shí)例分析60-65
• 5.2.1 ISIGHT多島遺傳算法61-62
• 5.2.2 ISIGHT數(shù)值優(yōu)化算法hooke-jeeves62
• 5.2.3 ISIGHT多島遺傳算法MIGA和Hooke-jeeves組合優(yōu)化算法62-63
• 5.2.4 三種優(yōu)化結(jié)果分析63-65
• 5.3 基于組合優(yōu)化方法的小車架優(yōu)化設(shè)計(jì)65-67
• 5.3.1 小車架組合優(yōu)化策略65
• 5.3.2 組合優(yōu)化結(jié)果分析65-67
• 5.4 小結(jié)67-68
• 結(jié)論與展望68-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果73

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫永剛;雷剛;;基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論的現(xiàn)代CAE技術(shù)[J];重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年09期

2 陳慶平;組合優(yōu)化問題和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合優(yōu)化計(jì)算方法探討及應(yīng)用[J];福州師專學(xué)報(bào);2001年02期

3 魏月興;陳小前;顏力;;基于近似策略的聯(lián)合優(yōu)化方法[J];國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào);2011年05期

4 張勇;陸勇;;基于近似模型技術(shù)的圓管耐撞性優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年09期

5 汪樹玉,劉國(guó)華,包志仁;結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與進(jìn)展(續(xù))[J];基建優(yōu)化;1999年05期

6 金梅珍;;橋式雙梁起重機(jī)小車車架輕量化研究[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2010年05期

7 王松雷;;橋門式起重機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)研究[J];建筑機(jī)械;2010年17期

8 龔旭;谷正氣;李振磊;賈新建;;基于近似模型的集裝箱半掛車導(dǎo)流罩的形狀優(yōu)化[J];汽車工程;2011年01期

9 任遠(yuǎn);白廣忱;;汽車懸架優(yōu)化設(shè)計(jì)中的近似模型方法及其應(yīng)用[J];汽車技術(shù);2009年03期

10 郭瀚澄;樓曉波;湯紅強(qiáng);;輕型物流小車車架結(jié)構(gòu)輕量化研究[J];輕工機(jī)械;2010年01期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李恩穎;近似模型優(yōu)化體系關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[D];湖南大學(xué);2009年

2 姚國(guó)輝;若干組合優(yōu)化問題的算法研究[D];山東大學(xué);2009年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 祁磊;雙梁橋式起重機(jī)側(cè)掛小車力學(xué)分析[D];太原科技大學(xué);2011年

2 項(xiàng)立銀;基于組合優(yōu)化算法的結(jié)構(gòu)穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究與應(yīng)用[D];南京理工大學(xué);2011年

3 張苗;裝訂設(shè)備的性能優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2010年

4 趙晟辰;基于ISIGHT的連桿有限元分析及多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化[D];江蘇科技大學(xué);2011年

5 呼政魁;基于iSIGHT的水平軸風(fēng)力機(jī)專用翼型優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];南京航空航天大學(xué);2010年

6 王明真;輕型火炮大架的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];南京理工大學(xué);2005年

7 熊為水;推土作業(yè)裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];浙江大學(xué);2008年

8 張慶山;基于ISIGHT的集成技術(shù)的研究及在吊艇架上的應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：1096375