轻量化桥式起重机桥架优化设计及其系统实现

发布时间：2017-03-20 19:05

  本文关键词：轻量化桥式起重机桥架优化设计及其系统实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：桥式起重机已经在社会上得到大力推广,应用传统设计方法设计出的起重机尺寸偏大,导致没必要的材料浪费,通常不是最优的设计方案。桥架作为桥式起重机的金属结构,对起重机的整机重量有较大的影响,而且桥架结构直接决定了起重机的运行是否可靠安全,因此对桥架结构的合理优化设计成为完成桥式起重机轻量化任务的重要工作。国家科技支撑计划项目“桥式起重机械轻量化共性技术研究”(课题编号：2015BAF06B01)提出重点开展轻量化桥式起重机金属结构先进设计方法的研究,达到自重减轻20%～25%的技术指标,本文以此为目标对桥式起重机优化设计方法展开了研究,使其结构既安全可靠又经济。主要内容如下：(1)确定桥架结构的设计方案。完成了主端梁的受力分析以及强度、刚度和稳定性的计算,利用等效柱法推导变截面主梁等效惯性矩的公式。(2)完成了桥架结构数学模型的建立,选取影响主梁结构的20个参数作为设计变量,以主梁体积为目标函数,约束其强度、刚度和稳定性等条件；以影响端梁截面面积的6个参数作为设计变量,建立以截面面积为目标函数的端梁数学模型。(3)应用自适应遗传算法分别对桥式起重机偏轨箱型主梁和端梁进行优化设计,以QD20/5-22.5A5桥式起重机为例,对比优化前后结果,并对主梁优化结果进行ANSYS有限元力学分析,验证了本文方法对桥式起重机优化设计的可行性。(4)以Microsoft Visual Studio 2010为开发环境平台,利用C#编程工具开发了轻量化桥式起重机优化设计系统,该系统方便设计人员快速实现桥式起重机桥架结构的优化设计。本文开发的轻量化桥式起重机优化设计系统操作方便,界面简洁友好,无需要求设计者具有较高的理论知识,通过简单输入桥式起重机的基本参数即可自动完成优化设计过程并输出优化结果。
【关键词】：桥式起重机 桥架 优化设计 遗传算法
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH215
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 课题的研究背景及意义8
• 1.2 课题的国内外研究进展8-11
• 1.2.1 现代优化设计研究进展8-10
• 1.2.2 桥架优化设计研究进展10-11
• 1.3 课题的主要研究内容11-13
• 2 轻量化桥式起重机桥架设计13-31
• 2.1 主梁设计及计算13-28
• 2.1.1 变截面箱型主梁结构设计13-15
• 2.1.2 变截面箱型主梁强度计算15-20
• 2.1.3 变截面箱型主梁刚度计算20-23
• 2.1.4 变截面箱型主梁稳定性校核23-28
• 2.2 端梁设计及计算28-30
• 2.2.1 端梁结构设计28-29
• 2.2.2 端梁强度计算29-30
• 2.2.3 端梁刚度计算30
• 2.2.4 端梁的稳定性30
• 2.3 本章小结30-31
• 3 轻量化桥式起重机桥架优化设计方法31-40
• 3.1 变截面箱型主梁优化设计数学模型的建立31-37
• 3.1.1 设计变量的选择31-32
• 3.1.2 主梁截面尺寸数学模型32-35
• 3.1.3 主梁加劲肋数学模型35-37
• 3.2 端梁优化设计数学模型的建立37-39
• 3.2.1 设计变量的选择37-38
• 3.2.2 目标函数的确定38
• 3.2.3 约束条件的建立38-39
• 3.3 本章小结39-40
• 4 基于自适应遗传算法的桥式起重机优化设计40-51
• 4.1 遗传算法40-43
• 4.1.1 遗传算法的基本流程40-42
• 4.1.2 标准遗传算法的优缺点42
• 4.1.3 自适应交叉概率和变异概率42-43
• 4.2 变截面箱型主梁优化43-48
• 4.2.1 参数设置43-44
• 4.2.2 主梁优化结果分析44-46
• 4.2.3 优化结果有限元分析46-48
• 4.3 端梁优化48-50
• 4.3.1 参数设置48-49
• 4.3.2 优化结果及分析49-50
• 4.4 本章小结50-51
• 5 轻量化桥式起重机桥架优化设计系统实现51-56
• 5.1 系统的总体结构51-52
• 5.2 系统应用52-55
• 5.2.1 系统登录窗口52-53
• 5.2.2 主梁优化窗口53-54
• 5.2.3 端梁优化窗口54-55
• 5.3 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-59
• 致谢59-60

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