基于灵敏度分析的桥式起重机箱梁结构动态优化设计

发布时间：2017-12-25 09:29

  本文关键词：基于灵敏度分析的桥式起重机箱梁结构动态优化设计　出处：《中北大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：起重机是现代生产活动中用来对物料进行运输、装卸、起重等作业的机械设备,被广泛运用于生产活动的各个领域。桥式起重机作为应用最广泛、产量最多的起重设备,其具有空间利用率高、可靠性高和运行平稳等优点。目前桥式起重机不仅存在结构自重大、材料浪费的问题,同时在使用的过程中的动态问题也越来越凸显,而国内研究者们仍采用静态设计法和经验法对桥式起重机结构进行设计,迫切要求对桥式起重机动态特性做更为深入的理论研究,并在设计过程中更多的采用动态设计的方法。本文以某额定起重量32t,跨度22.5m的桥式起重机箱形主梁为研究对象,基于灵敏度分析方法,结合有限元理论,将动态优化设计方法引入到桥式起重机的结构设计中,实现了桥式起重机结构重量轻、动态性能优的目的。本文的研究内容如下:(1)首先建立了桥式起重机箱梁结构有限元模型,并对其进行静动力学分析,得到箱梁结构前六阶模态频率及相应的振型,提取了对箱梁结构动态性能影响最大的那阶模态频率,作为箱梁结构优化设计的目标函数之一。(2)以灵敏度分析理论为基础,利用最小二乘法确定了对箱梁结构动态性能影响较大的几何参数,并将它们选取为动态优化的设计变量。(3)以灵敏度分析所提取的尺寸参数为输入,以箱梁结构中对结构动态性能影响最大的模态频率为输出,通过训练构建了箱梁结构的BP神经网络模型。(4)将自适应变异操作和混合变异算子引入到带有精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)中,提出了一种改进的NSGA-Ⅱ算法。以桥式起重机箱梁减重和改善动态性能同时作为动态优化设计目标,利用改进的NSGA-Ⅱ算法对所建BP神经网络模型进行寻优,最后运用层次分析法对寻优得到的部分Pareto最优解集进行优选,选出了一种结构重量轻、动态性能优的桥式起重机箱梁结构设计方案,并与优化前结果进行比较,验证了优化方案的可行性与优越性。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH215

【参考文献】

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本文编号：1332288