桥式起重机桥架结构静动态分析及多目标优化

发布时间：2017-04-05 08:11

  本文关键词：桥式起重机桥架结构静动态分析及多目标优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,国内桥式起重机结构设计大多以静态设计方法为主,设计的桥式起重机存在着结构自重大、动态性能差等问题。针对这些问题,本文以有限元理论为基础,将多目标优化设计方法引入到桥式起重机的结构设计中,在满足结构强度、刚度约束的条件下,以期实现桥式起重机结构质量轻、结构动态性能优的目的。论文的主要内容如下:首先,根据企业提供的图纸数据建立合理的桥式起重机桥架结构有限元模型,运用有限元分析软件对其进行静力学分析,并提取静力学分析结果作为后续优化设计的状态变量;在静力学分析的基础上对桥架结构进行动力学分析(即模态分析与谐响应分析),得到桥架结构前六阶固有频率及相应的振型,提取对桥架结构动态性能影响最大的那阶固有频率,作为桥架结构多目标优化设计的目标函数之一。其次,对桥式起重机桥架结构的起升过程进行瞬态动力学分析,当满载小车位于主梁跨中位置时,得到了主梁跨中节点的位移响应曲线、速度响应曲线、加速度响应曲线、最大动位移。并利用最大动位移对起升动载系数进行修正。最后,根据分析结果,以质量最轻(截面积最小)和第三阶固有频率最大为目标函数,以尺寸约束、强度约束、刚度约束、工艺约束等为约束条件,建立桥架结构多目标优化数学模型。运用改进非支配序列遗传算法NSGA-II对其进行多目标优化设计,最终得到Pareto最优解集。从Pareto解集中选取一组综合性能较优的妥协解作为最终优化设计方案。并将优化设计方案与初始方案进行对比,验证了优化方案的可行性与优越性。
【关键词】：桥式起重机 静动态分析 瞬态动力学分析 多目标优化设计 NSGA-II
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH215
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 课题相关内容研究现状11-17
• 1.2.1 桥式起重机结构优化设计研究现状11-13
• 1.2.2 桥式起重机结构静动态特性研究现状13-14
• 1.2.3 多目标优化设计研究现状14-17
• 1.3 论文主要研究内容17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 2 桥式起重机桥架结构有限元模型建立19-26
• 2.1 桥架结构基本参数19-20
• 2.2 桥架结构有限元模型的建立20-25
• 2.2.1 建立参数化几何模型21-24
• 2.2.2 定义材料及网格划分24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 3 桥式起重机桥架结构静动态分析26-40
• 3.1 桥架结构性能要求26-27
• 3.2 桥架结构静态分析27-32
• 3.2.1 静态分析理论27-28
• 3.2.2 桥架结构静态分析中的计算载荷28-30
• 3.2.3 桥架结构静态分析中的计算工况30-31
• 3.2.4 桥架结构静态分析结果讨论31-32
• 3.3 桥架结构模态分析32-37
• 3.3.1 模态分析理论32-34
• 3.3.2 桥架结构模态分析34-37
• 3.4 桥架结构谐响应分析37-39
• 3.4.1 谐响应分析理论37-38
• 3.4.2 桥架结构的谐响应分析38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 4 桥式起重机桥架结构瞬态动力学分析40-47
• 4.1 瞬态动力学分析理论40-41
• 4.2 起升过程瞬态动力学析41-46
• 4.2.1 起升机构的工作过程41
• 4.2.2 起升机构动力学模型41-43
• 4.2.3 瞬态激励力作用时间确定43-44
• 4.2.4 瞬态动力学分析的其他参数44
• 4.2.5 瞬态动力学结果分析44-46
• 4.3 本章小结46-47
• 5 桥式起重机桥架结构多目标优化设计47-66
• 5.1 多目标优化设计理论47-50
• 5.1.1 多目标优化问题的定义47-48
• 5.1.2 多目标优化问题常用求解方法48-49
• 5.1.3 多目标遗传算法NSGA-II49-50
• 5.2 桥架结构的多目标优化数学模型50-55
• 5.2.1 目标函数的确定50-51
• 5.2.2 设计变量的确定51
• 5.2.3 约束条件的确定51-55
• 5.3 优化实现及优化结果分析55-64
• 5.3.1 算法参数设置55-58
• 5.3.2 优化过程监控58-60
• 5.3.3 优化结果与分析60-64
• 5.4 本章小结64-66
• 6 结论与展望66-68
• 6.1 结论66-67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所得的研究成果73-74
• 致谢74-75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李爱平;王龙涛;刘雪梅;;起重机桥架广义模块化快速设计的研究与实现[J];中国工程机械学报;2009年04期

2 杨梅菊;赖磊捷;谷国迎;朱利民;;微纳制造装备中拱形桥架的结构优化设计[J];机械设计与研究;2012年01期

3 陈振豪;耐火桥架的选用[J];军民两用技术与产品;2003年11期

4 李娜;李繁生;;施工中桥架的选择[J];建筑电气;2011年02期

5 曹占兴;;谈机电工程桥架安装[J];山西建筑;2012年08期

6 李家森;蒋晓妍;张占福;;欧式天车桥架制造工艺浅析[J];有色矿冶;2013年03期

7 王殿祥;樊信;姜凤英;马凯青;;电缆桥架选材与防腐技术[J];机械工程师;1993年01期

8 夏彦超;高宝龙;;起重机桥架整体加工工艺介绍[J];科技致富向导;2012年30期

9 龚善初;孙培明;;大圆形轨双桥架式起重机桥架的稳定性和抗振性能[J];起重运输机械;2006年04期

10 肖玉玲;;耐火桥架选用注意事项[J];天津科技;2008年02期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 李艳;孙长松;王建军;鲁齐伟;孙鹏;;网格式桥架优点分析及在海洋平台上的应用综述[A];第十五届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集(上)[C];2011年

2 伍彦均;梁汝波;;400t运输桥架设计及应用[A];施工机械化新技术交流会论文集（第八辑）[C];2007年

3 田翠华;崔丽丽;;起重机桥架变形和修复[A];河北省2010年炼钢—连铸—轧钢生产技术与学术交流会论文集（下）[C];2010年

4 过玉卿;金光振;;用板架模型计算双梁桥架的内力[A];中国机械工程学会物料搬运学会第二届年会论文集（三）--金属结构[C];1984年

5 邢海军;汪西应;申永军;;空腹桁架式桥架有限元计算及分析[A];第二届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2006年

6 刘冬霞;梁力;李明;;起重机桥架主梁结构优化设计[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2009年

7 沈恒源;程建棠;;管桁架龙门吊制作工艺及桥架预拱控制[A];中国钢结构协会锅炉钢结构分会第十三届年会论文集[C];2012年

8 胡庆明;周培德;张洪亭;;单梁桥式起重机桥架结构的有限元分析[A];中国机械工程学会物料搬运学会第二届年会论文集（三）--金属结构[C];1984年

9 王宗彦;吴淑芳;舒柱兵;秦慧斌;;桥式起重机桥架参数化设计关键技术研究[A];自主创新 实现物流工程的持续与科学发展——第八届物流工程学术年会论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 ;节能专利产品，助镇江万奇桥架腾飞[N];江苏科技报;2007年

2 本报记者 金国其　通讯员 王春泉;扮“绿”桥架的“发明大王”[N];中国工业报;2010年

3 本报记者 金国其;桥架之乡的国家标准起草人[N];中国工业报;2011年

4 特约记者 龚辉平;国内最大液压桥架绞车在绿问世[N];中国船舶报;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 范兴超;基于ANSYS桥式铸造起重机桥架有限元分析[D];中国石油大学(华东);2014年

2 李婷婷;桥式起重机桥架结构静动态分析及多目标优化[D];中北大学;2016年

3 刘萍;轮轨接触分析及其对桥架结构的影响[D];武汉科技大学;2012年

4 张玉;臂桥架起重机防摇系统研究[D];武汉理工大学;2009年

5 熊印生;风机桥架振动响应实测与理论分析[D];北方工业大学;2011年

6 赵飞;多台空冷风机工作状态桥架振动特性数值模拟研究[D];北方工业大学;2011年

7 杨海明;铸造起重机桥架参数化建模与子结构应力集中分析[D];太原科技大学;2012年

8 吴锐;臂桥架变幅系统金属结构力学性能分析[D];武汉理工大学;2008年

9 郭强;桥架类型起重机结构疲劳强度研究[D];武汉理工大学;2009年

10 杨军;刮泥机桥架的有限元分析与优化设计[D];南京农业大学;2013年

  本文关键词：桥式起重机桥架结构静动态分析及多目标优化，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：286755