门式起重机结构建模与组合优化方法研究及CAD系统开发

发布时间：2020-06-28 00:41

【摘要】： 本文阐述了优化设计的建模、CAD系统开发及应用的趋势,并进一步分析了目前在门式起重机结构设计与优化建模中的缺陷与不足。由于起重机优化中存在大量的约束,造成优化变量的可行域非常复杂,而最优解往往在可行域的边界上,所以传统的优化方法存在难以获得全局最优解的缺点。这些优化设计的缺陷与不足,使得门式起重机结构优化的准确性和效率较低。从软件工程的角度考虑,优化设计模块化程度不够,可移植性差。因此,迫切需要采用更加稳定可靠的组合优化策略和优化设计模块来构建门机CAD系统,能够更好的缩短产品的设计周期,降低生产成本,提高企业的竞争力和技术创新能力。传统的优化方法具有一定的局限性,如需要梯度信息、凸规划、单峰问题等等。而在实际应用领域中存在着各种高度复杂的优化问题,这类复杂优化问题用传统的方法难以求解,因此多年来人们一直在努力寻找能够处理这类问题的高效的、更稳健的全局最优化技术。针对当前多极值函数全局寻优问题中,各种全局优化算法具有全局寻优能力但不能确保寻到全局最优的状况,本文在研究混合离散变量优化设计(MDOD)、遗传算法(GA)、正交网格法(NET)和罚函数法(SUMT)的基础上,采用面向对象技术和多线程机制提出了一种新的并行组合优化策略。该策略将MDOD、GA、NET和SUMT采用多线程通信机制进行组合,充分利用SUMT算法简单且局部搜索稳定,GA、NET法全局搜索稳定,MDOD优化效率高的特点协同寻优。由于新算法具有强优弱劣的组合机制,强化了各自的优点,弱化了各自的缺点,实现了机制的融合,达到了行为和结构的互补,从而可以获得较好的寻优效率和寻优效果。本文以Visual C++6.0为软件开发平台,以整机重量最轻为目标函数,确定主梁、支腿的8个优化变量,以强度、刚度、稳定性为约束,确定40个约束函数,建立门式起重机结构优化数学模型和计算机模型。把MDOD、GA、NET、SUMT和组合算法封装成一个类,应将类运用与CAD系统开发中。经过数据测试和分析,组合算法能够更大地降低门式起重机的制造成本,达到提高整机性能和经济效益,减少能源及钢材消耗的目的。它能够指导产品设计与开发,提高起重机设计质量、报价速度和水平及产品竞争能力,为行业提供了现代设计手段。
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH213.5
【图文】：

工程图,门式起重机,层次图

并对起重机结构设计 CAD 系统的开发较感兴趣。因此本课题有实际值，是可行的。门式起重机结构 CAD 系统开发概述在软件开发前，应该对开发进程进行合理的划分，对人员要进行科学地组织定合理的开发守则，制定必要的软件标准、规范，制定阶段进度、技术要求格式。在有条件的时候要求准备一个良好的开发环境，如：选用适当的开发开发工具、测试工具等。.1 系统功能模块的划分经过对企业的需求分析，企业实际需要的功能有：结构计算、参数优化、有析、工程图、设计文档等。所以，系统功能模块分为五部分：结构计算模块优化模块、三维建模与有限元分析模块、参数化工程图模块、自动文档模块起重机结构 CAD 系统可以由以下层次图来描述（见图 1-2）。

工程图,门式起重机,类继承,优化模块

主梁支腿尺寸数据，来计算主梁与支腿的应的许用值作为优化模块约束条件 G 的一数优化模块的目标函数 F 是由主梁的质量、，优化目标是在满足约束条件 G 的前提下块的数据来自参数优化模块和结构计算模个独立的部分，目前由于技术原因未能实入有限元分析软件进行手动分析。工程图

【引证文献】