發(fā)布時間：2017-11-01 05:31

  本文關鍵詞：單主梁龍門起重機結構動態(tài)優(yōu)化研究

  更多相關文章： 相似理論 靜態(tài)性能 動剛性 動態(tài)優(yōu)化

【摘要】：隨著科學技術的發(fā)展,原有的起重機設計、測試手段越來越不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)要求。起重機朝著大型化、智能化、專業(yè)化發(fā)展的趨勢使得生產(chǎn)企業(yè)不得不轉變生產(chǎn)模式,以應對日益激烈的全球化競爭。為此,本文采用新的設計理念和設計方法對龍門起重機進行分析、再設計優(yōu)化。 為了節(jié)省人力物力,合理利用資源,本文首先運用相似理論和量綱分析方法得到起重機模型和原型之間的相似關系,選用3種縮小的模型進行分析,經(jīng)過對比得到最能反映起重機原型的模型長度縮尺比為20。通過實例證明,相似理論對于處理大型結構件有著明顯的優(yōu)越性。 根據(jù)起重機設計規(guī)范GB/T3811-2011,起重機在出廠前必須經(jīng)過靜力測試。傳統(tǒng)的設計方法大多采用以經(jīng)典力學和數(shù)學為基礎的半理論、半經(jīng)驗方法設計起重機,這種方法設計的起重機為了保證起重機的安全系數(shù)往往增大結構的尺寸,導致起重機笨重；而且只能對起重機的某些部位的應力和剛度做出判斷。為了彌補上述方法的不足,本文以有限元軟件ANSYS新一代協(xié)同仿真平臺Workbench作為分析工具,以縮小20倍的起重機模型為分析對象,采用動載系數(shù)法獲得起重機所受的載荷,基于極限狀態(tài)法分析龍門起重機在10種工況下的靜力性能。經(jīng)過分析,得知龍門起重機在10種工況下的靜態(tài)性能如強度和剛度均滿足設計規(guī)范要求。 對龍門起重機動態(tài)性能影響最大的動態(tài)特性參數(shù)是主梁的動剛性,起重機的動剛性通常以自然頻率來衡量。運用以大型通用有限元軟件ANSYS新一代協(xié)同仿真平臺Workbench進行龍門起重機的模態(tài)分析,得出龍門起重機前6階的振動頻率及其相對應的振型,在此基礎上分析起重機的諧響應情況,找到起重機動態(tài)性能的薄弱環(huán)節(jié)。通過分析,可知龍門起重機的第2階固有頻率即起重機主梁在小車軌道運行方向的振動容易引起起重機故障,需要在這個方向加強起重機的剛度。 提出綜合利用有限元法、正交試驗法、神經(jīng)網(wǎng)絡及遺傳算法進行起重機的動態(tài)優(yōu)化設計。有限元結合正交試驗法可以進行起重機的模態(tài)分析和諧響應分析,獲得起重機動態(tài)優(yōu)化設計的輸入輸出參數(shù),利用最少的樣本數(shù)量獲得均衡全面的樣本數(shù)據(jù)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡利用這些樣本數(shù)據(jù)構建龍門起重機的動態(tài)優(yōu)化模型,該模型可以實現(xiàn)龍門起重機的快速重分析,避免了有限元模型重分析所需的大量時間資源。在BP網(wǎng)絡構建的起重機動態(tài)模型的可行域中,利用遺傳算法尋找動態(tài)模型的最優(yōu)值,得到全局意義上的最優(yōu)解。
【關鍵詞】：相似理論 靜態(tài)性能 動剛性 動態(tài)優(yōu)化
【學位授予單位】：中南林業(yè)科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TH213.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 研究背景和意義10
• 1.2 龍門起重機的發(fā)展趨勢10-12
• 1.3 國內(nèi)外現(xiàn)狀12-13
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容13-14
• 1.5 本章小結14-16
• 2 基于相似理論的龍門起重機靜力學分析16-44
• 2.1 相似理論的理論基礎16-17
• 2.2 量綱的選取17-18
• 2.3 相似準則的確定18-21
• 2.4 長度縮尺的確定21
• 2.5 有限元的理論基礎及軟件應用21-24
• 2.5.1 有限元的理論基礎22-24
• 2.5.2 有限元軟件應用24
• 2.6 采用Workbench分析起重機靜態(tài)特性24-43
• 2.6.1 幾何模型建立24-26
• 2.6.2 定義材料屬性26
• 2.6.3 網(wǎng)格的劃分26-27
• 2.6.4 定義接觸關系27
• 2.6.5 施加邊界條件及求解27-36
• 2.6.6 求解、分析結果36-43
• 2.7 本章小結43-44
• 3 門式起重機結構動剛性研究44-52
• 3.1 起重機動態(tài)性能研究方法44-45
• 3.2 門式起重機動剛性衡量指標45
• 3.3 龍門起重機模態(tài)分析45-48
• 3.4 龍門起重機諧響應分析48-50
• 3.5 本章小結50-52
• 4 門式起重機動態(tài)優(yōu)化設計52-74
• 4.1 動態(tài)優(yōu)化設計52-54
• 4.1.1 動態(tài)優(yōu)化設計概念52
• 4.1.2 動態(tài)優(yōu)化設計方法52-54
• 4.2 BP網(wǎng)絡建立門式起重機動態(tài)優(yōu)化模型54-64
• 4.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡的組成和特點54-55
• 4.2.2 常用神經(jīng)網(wǎng)絡模型55-56
• 4.2.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡組成及其特點56-57
• 4.2.4 正交試驗預測最佳組合57-60
• 4.2.5 確定BP網(wǎng)絡訓練數(shù)據(jù)及測試數(shù)據(jù)60-62
• 4.2.6 BP網(wǎng)絡的建立62-64
• 4.3 采用遺傳算法優(yōu)化起重機BP網(wǎng)絡模型64-71
• 4.3.1 遺傳算法的概念64-65
• 4.3.2 遺傳算法運行過程65
• 4.3.3 遺傳算法的特點65-66
• 4.3.4 遺傳算法優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡66-69
• 4.3.5 優(yōu)化結果比較69-71
• 4.4 本章小結71-74
• 5 結論與展望74-76
• 5.1 結論74
• 5.2 本文創(chuàng)新點74-75
• 5.3 展望75-76
• 參考文獻76-82
• 附錄A82-84
• 附錄B84-86
• 致謝86

【參考文獻】

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本文編號：1125483