基于Memetic算法的桥式起重机主梁轻量化设计研究

发布时间：2017-04-01 08:12

  本文关键词：基于Memetic算法的桥式起重机主梁轻量化设计研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对起重机传统优化设计方法效率低、减重效果不理想等问题,结合现代智能优化算法对桥式起重机的关键构件进行轻量化设计研究。本文从主梁轻量化设计出发,着重分析主梁在尺寸优化过程中多维多约束的特点,提出使用改进的文化基因算法(Memetic Algorithm,MA)对主梁进行优化设计研究,主要内容如下:(1)介绍了国内外起重机轻量化设计和MA算法框架的研究现状,确定了构造并改进MA算法对桥式起重机主梁进行尺寸优化的轻量化思路。(2)研究主梁结构特点及其在各工况的受力特点,建立相应的截面面积尺寸优化设计的数学模型,包括设计变量的选取,目标函数的确定,还有需要满足的强度、刚度、稳定性、边界尺寸限制等约束条件不等式的计算。(3)研究MA算法框架的关键要素,将改进的实数编码的遗传算法和模拟退火算法进行融合构造出本文的基本MA算法,并提出比例搜索的加速策略并融入MA算法,最后形成本文的加速文化基因算法(Accelerating Memetic Algorithm,AMA)。通过应用本文算法对工程实例进行优化求解测试并与已有文献的优化数据进行对比,验证了本文算法的性能和优化效果的优越性。(4)以某公司实际生产的某型号起重机的箱形主梁为研究对象,通过多次试验测试确定AMA算法中的控制参数,并求解得到主梁截面尺寸的优化设计参数。结果表明,AMA算法的优化结果比现有主梁的截面面积减少了17.38%;最后通过ANSYS Workbench仿真分析与原模型对比,验证了优化结果的可行性和合理性。
【关键词】：起重机 箱形主梁 Memetic算法 轻量化设计 尺寸优化
【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
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 论文的研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-17
• 1.2.1 起重机轻量化技术研究现状10-14
• 1.2.2 MA算法的发展与研究现状14-17
• 1.3 论文的主要研究内容17-18
• 1.4 本章小结18-19
• 2 桥式起重机箱形主梁轻量化优化设计模型的建立19-32
• 2.1 主梁优化设计流程19-20
• 2.2 主梁结构分析与受力载荷分析20-24
• 2.2.1 主梁结构分析21-22
• 2.2.2 箱形主梁载荷分析22-24
• 2.2.3 主梁尺寸优化特点总结24
• 2.3 主梁优化设计数学模型的建立24-30
• 2.3.1 设计变量的选取25-26
• 2.3.2 目标函数的建立26
• 2.3.3 约束条件的确定26-30
• 2.4 本章小结30-32
• 3 MA算法的构造及改进32-49
• 3.1 MA算法构造流程的确定32-35
• 3.1.1 MA算法的框架研究32-34
• 3.1.2 MA算法的构造流程34-35
• 3.2 MA算法的关键问题研究及改进35-42
• 3.2.1 遗传算法的研究及改进35-40
• 3.2.2 局部搜索策略研究40-41
• 3.2.3 比例搜索的加速策略41-42
• 3.3 AMA算法的实现42-45
• 3.3.1 AMA算法的流程42
• 3.3.2 AMA算法的执行步骤42-44
• 3.3.3 罚函数的构造44-45
• 3.4 AMA算法优化案例测试45-48
• 3.4.1 数学模型45-47
• 3.4.2 参数设置及结果分析47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 4 基于AMA算法的桥式起重机主梁轻量化设计实现49-67
• 4.1 主梁优化设计的基本参数49-50
• 4.2 控制参数的确定50-59
• 4.2.1 全局搜索相关参数的确定50-54
• 4.2.2 降温方式参数的确定54-56
• 4.2.3 加速搜索参数的确定56-59
• 4.3 结果对比分析59-62
• 4.4 优化结果有限元分析验证62-66
• 4.4.1 有限元模型的建立62-64
• 4.4.2 优化前后分析结果对比64-66
• 4.5 本章小结66-67
• 5 总结与展望67-69
• 5.1 论文总结67
• 5.2 展望67-69
• 参考文献69-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文及取得的研究成果74-75
• 致谢75-76

【参考文献】

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本文编号：280298