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基于灵敏度分析的桥式起重机箱形主梁的多目标稳健优化设计研究

发布时间:2018-06-05 05:10

  本文选题:桥式起重机主梁 + 稳健优化 ; 参考:《太原科技大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着桥式起重机在工厂、仓库等物料搬运中的普遍使用,起重机结构的可靠性和安全性越来越受到使用者的关注。起重机主梁作为金属桥架结构的重要组成部分,在起重机工作过程中起着支撑其他设备和传递载荷的作用,所以,起重机主梁的稳健性很大程度上影响着起重机整机系统的稳健性。目前,对起重机主梁的设计研究已经取得了大量的成果,但是,其设计仍然处于半理论半经验设计阶段,并且设计参数均按确定性参数考虑,然而实际结构设计中,结构的任何设计参数都不可能是确定的,并且生产环境、使用过程中都存在不确定性因素的影响,从而造成安全隐患,这些因素是固有的,其影响不可能通过人为的方法消除或者避免。因此,对起重机主梁进行稳健性设计有着重要的工程价值和现实意义。本文以传统力学理论的设计公式为基础,对桥式起重机主梁结构进行分析研究,提出了基于灵敏度分析的起重机主梁结构稳健优化设计方法。首先,对起重机主梁的相关参数进行敏感性分析确定需要考虑的不确定参数,以这些参数作为下一步进行稳健设计的设计参数。其次,将对设计参数的不确定性的敏感性较大的质量指标作为进行稳健优化的目标,基于灵敏度估算法分析出主要质量指标的敏感性函数,建立基于灵敏度分析的稳健设计模型。最后,将该模型与传统的确定性结构优化设计模型进行结合,构建了既可以实现稳健性设计又可以实现减量化设计的多目标稳健优化设计模型,兼顾结构的稳健性设计和减量化设计,满足现代设计的低成本、高安全性的要求,利用Matlab优化工具箱,基于灰色绝对关联度理论求解它的最优设计解,求解方法避免了传统利用加权法和有效解法造成的结果的不合理性。稳健优化结果表明:起重机主梁的截面面积比确定性优化设计的起重机主梁截面面积有所提高,即整个结构的重量有所增加,但是结构的各性能指标对各设计参数的敏感性均有所降低,增加的重量用来抵抗结构的稳健性。
[Abstract]:With the widespread use of bridge cranes in the material handling such as factories and warehouses, the reliability and safety of the crane structure are becoming more and more concerned by the users. As an important part of the metal bridge structure, the crane girder plays a role in supporting his equipment and transfer load during the working process of the crane, so the crane is a crane. The robustness of the main girder greatly affects the robustness of the crane whole system. At present, a lot of achievements have been made in the study of the design of the crane girder. However, the design is still in the semi theoretical and semi empirical design stage, and the design parameters are considered in accordance with the deterministic parameters. However, in the actual structural design, any set of structures is set. The parameters can not be determined, and in the production environment, there are uncertain factors in the process of use, which can cause the hidden danger. These factors are inherent, and their influence can not be eliminated or avoided by human methods. Therefore, it has important engineering value and practical meaning to the robustness design of the crane's main Liang Jin line. Based on the design formula of traditional mechanics theory, this paper analyzes the main beam structure of the bridge crane and proposes a robust optimization design method for the crane girder structure based on sensitivity analysis. First, the sensitivity analysis of the related parameters of the crane girder is determined to determine the uncertain parameters which need to be considered, and these parameters are taken into account. As a design parameter for the robust design of the next step, the sensitive quality index of the uncertainty of the design parameters is taken as the target of robust optimization, and the sensitivity function of the main quality index is analyzed based on the sensitivity estimation method, and the robust design model based on the sensitivity analysis is established. Finally, the model and the model are used. The traditional deterministic structural optimization design model is combined to build a multi-objective robust optimization design model, which can realize both robustness design and reduction design. It takes into account the robustness design and reduction design of the structure to meet the low cost of modern design and the requirement of high safety. Based on the Matlab optimization toolbox, it is based on the optimization toolbox. The grey absolute correlation degree theory is used to solve the optimal design solution. The solution method avoids the unreasonable results caused by the traditional weighting method and effective solution. The robust optimization results show that the cross section area of the crane main beam is higher than that of the deterministic optimization design, that is, the weight of the whole structure is increased. In addition, the sensitivity of the structural performance indexes to each design parameter is reduced, and the added weight is used to resist the robustness of the structure.
【学位授予单位】:太原科技大学
【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:1980688

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