基于DOE和狼群算法的桥式起重机主梁多目标优化
发布时间：2021-07-17 09:00
国内许多学者对桥式起重机进行了轻量化设计或者动态优化,然而多数只是研究其中一项而未全面考虑。针对上述问题,本文将轻量化和提高其动态性能同时作为目标进行优化设计,在满足桥式起重机（以下简称“桥起”）设计的实际应用的前提下,减轻自重的同时获得更好的动态性能。本文以某型桥式起重机箱形主梁作为研究对象,运用DOE（Design of Experiments）—实验设计分析方法、有限元动力学理论以及智能搜索算法结合对起重机箱形主梁进行了设计。实现了箱形主梁轻量化和动态性能优化的目标,论文的主要研究内容如下:（1）通过对起重机箱形主梁多目标优化设计方法以及狼群优化算法的研究现状、背景以及历程进行研究,确立了文章的主要研究方向和研究内容。（2）根据实际在ANSYS Workbench14.5中构建了桥式起重机箱形主梁的参数化模型,通过有限元的静态分析,验证了所建模型合理可用并提取相关参数,在此基础之上对其进行动力学分析,提取对其振动影响大的频率参数以及相关振型。（3）将DOE分析方法作为前提,通过对主梁应力、应变、质量以及二阶模态自振频率分析,从中选出主要的参数作为设计变量。并以二阶模态自振频率作为...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文总框图
图 2.1 桥式起重机金属结构组成俯视图1—端梁 2—司机室 3—小车运行机构 4—主梁 5—检修吊笼 6—大车运行机构本文中以某型起重量为 Q=16t 的桥式起重机为研究对象，其跨度 L=22500mm，箱型主梁所用材料为 Q235 钢，其泊松比 0.288，密度 =7860kg/m3，弹性模量是2.12x1011N/m3。小车和大车速度分别为 20m/min、32m/min，起升高度为 105000mm、小车自重 17900N。经查阅文献 GB3811-2008《起重机设计规范》[42]中的起重机设计要求可得到，若桥式起重机小车处于箱形主梁跨中位置，本文中选择工作级别为A5的桥式起重机，其桥式起重机箱形梁跨度L是 22500mm，因此箱形主梁的许用变形为： f 32mm。设计桥式起重机箱形主梁时，要求其由于施加的载荷所引起的结构内部力不允许超过其极限许用应力，经查阅参考文献《起重机设计规范》GB3811-2008 可知，运用第四强度校核理论求得 Q235 钢的许用应力，通过计算得到箱形主梁的许用应力最大为：
重机箱形主梁相关尺寸的参数化模型，由于其连接处主梁内部之间的结构复杂而其相互之间又存在着相互约简化。在不改变实际应用过程中结构的受力和变形的总结果影响不大的部件，来提高整体仿真的计算效率。具主梁模型的扶梯、司机室、滑线支架、电气柜等构件，元分析求解；箱形主梁接头处的螺栓连接且将所有连接部分看作是主梁结构中的小二角筋板不作为考虑对象；小车，将小车看作质量块按照百分比施加在主梁的计算分析软件 ANSYS Workbench14.5 建立箱型主梁的草图、纵向加强筋等主要零部件的装配体图，主梁的模型如
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于WPA-BP算法的变压器故障诊断研究[J]. 陈铁,张欣,汪长林,邹祖冰. 变压器. 2018(11)
[2]改进狼群优化算法的Otsu图像分割法[J]. 曹爽,安建成. 微电子学与计算机. 2017(10)
[3]起重机快速轻量化设计系统研究及应用[J]. 李艳,向东,李啟文,王君英. 机械工程学报. 2018(09)
[4]基于改进灰狼算法的RBF神经网络研究[J]. 郭振洲,刘然,拱长青,赵亮. 微电子学与计算机. 2017(07)
[5]一种改进的狼群算法[J]. 惠晓滨,郭庆,吴娉娉,赵昱. 控制与决策. 2017(07)
[6]自适应分组差分变异狼群优化算法[J]. 张强,王梅. 华东师范大学学报(自然科学版). 2017(03)
[7]狼群算法的研究[J]. 陈建云,魏道熙,陈建锋. 电脑知识与技术. 2016(21)
[8]基于DOE方法的新型特种挂车车架优化设计[J]. 吴波,胡三宝. 北京汽车. 2016(04)
[9]基于DOE方法的机器人焊接试验设计[J]. 马晓丽,曹力军,陈秋龙,周伟敏,杨海澜,张跃龙. 实验室研究与探索. 2016(01)
[10]基于BP神经网络的锡青铜连杆衬套磨损量预测[J]. 吕创能,樊文欣,舒成龙. 河北农机. 2016(01)
博士论文
[1]起重机提升系统和主梁扭振动力学研究及其多目标优化[D]. 赵俊杰.中南大学 2013
硕士论文
[1]基于改进引力搜索算法的桥式起重机主梁轻量化设计研究[D]. 侯骅玲.中北大学 2018
[2]基于改进萤火虫算法的桥式起重机主梁优化方法研究[D]. 候聪亚.中北大学 2017
[3]桥式起重机主梁的轻量化研究[D]. 吴昆仑.哈尔滨工程大学 2017
[4]狼群算法的研究与应用[D]. 李国亮.东华理工大学 2016
[5]变频电机驱动桥式起重机起升动载系数研究[D]. 薛志勇.大连理工大学 2016
[6]基于Memetic算法的桥式起重机主梁轻量化设计研究[D]. 冯琦.中北大学 2016
[7]基于ANSYS的单梁桥式起重机横梁结构的动力学分析和轻量化研究[D]. 宋学亮.兰州理工大学 2016
[8]桥式起重机静动力学仿真与研究[D]. 宋元岭.太原科技大学 2016
[9]桥式起重机箱形主梁的快速轻量化设计研究[D]. 王超.中北大学 2015
[10]500t双梁门式起重机主梁结构有限元与可靠性灵敏度分析[D]. 李国斌.山东建筑大学 2015
本文编号：3287865
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文总框图
图 2.1 桥式起重机金属结构组成俯视图1—端梁 2—司机室 3—小车运行机构 4—主梁 5—检修吊笼 6—大车运行机构本文中以某型起重量为 Q=16t 的桥式起重机为研究对象，其跨度 L=22500mm，箱型主梁所用材料为 Q235 钢，其泊松比 0.288，密度 =7860kg/m3，弹性模量是2.12x1011N/m3。小车和大车速度分别为 20m/min、32m/min，起升高度为 105000mm、小车自重 17900N。经查阅文献 GB3811-2008《起重机设计规范》[42]中的起重机设计要求可得到，若桥式起重机小车处于箱形主梁跨中位置，本文中选择工作级别为A5的桥式起重机，其桥式起重机箱形梁跨度L是 22500mm，因此箱形主梁的许用变形为： f 32mm。设计桥式起重机箱形主梁时，要求其由于施加的载荷所引起的结构内部力不允许超过其极限许用应力，经查阅参考文献《起重机设计规范》GB3811-2008 可知，运用第四强度校核理论求得 Q235 钢的许用应力，通过计算得到箱形主梁的许用应力最大为：
重机箱形主梁相关尺寸的参数化模型，由于其连接处主梁内部之间的结构复杂而其相互之间又存在着相互约简化。在不改变实际应用过程中结构的受力和变形的总结果影响不大的部件，来提高整体仿真的计算效率。具主梁模型的扶梯、司机室、滑线支架、电气柜等构件，元分析求解；箱形主梁接头处的螺栓连接且将所有连接部分看作是主梁结构中的小二角筋板不作为考虑对象；小车，将小车看作质量块按照百分比施加在主梁的计算分析软件 ANSYS Workbench14.5 建立箱型主梁的草图、纵向加强筋等主要零部件的装配体图，主梁的模型如
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于WPA-BP算法的变压器故障诊断研究[J]. 陈铁,张欣,汪长林,邹祖冰. 变压器. 2018(11)
[2]改进狼群优化算法的Otsu图像分割法[J]. 曹爽,安建成. 微电子学与计算机. 2017(10)
[3]起重机快速轻量化设计系统研究及应用[J]. 李艳,向东,李啟文,王君英. 机械工程学报. 2018(09)
[4]基于改进灰狼算法的RBF神经网络研究[J]. 郭振洲,刘然,拱长青,赵亮. 微电子学与计算机. 2017(07)
[5]一种改进的狼群算法[J]. 惠晓滨,郭庆,吴娉娉,赵昱. 控制与决策. 2017(07)
[6]自适应分组差分变异狼群优化算法[J]. 张强,王梅. 华东师范大学学报(自然科学版). 2017(03)
[7]狼群算法的研究[J]. 陈建云,魏道熙,陈建锋. 电脑知识与技术. 2016(21)
[8]基于DOE方法的新型特种挂车车架优化设计[J]. 吴波,胡三宝. 北京汽车. 2016(04)
[9]基于DOE方法的机器人焊接试验设计[J]. 马晓丽,曹力军,陈秋龙,周伟敏,杨海澜,张跃龙. 实验室研究与探索. 2016(01)
[10]基于BP神经网络的锡青铜连杆衬套磨损量预测[J]. 吕创能,樊文欣,舒成龙. 河北农机. 2016(01)
博士论文
[1]起重机提升系统和主梁扭振动力学研究及其多目标优化[D]. 赵俊杰.中南大学 2013
硕士论文
[1]基于改进引力搜索算法的桥式起重机主梁轻量化设计研究[D]. 侯骅玲.中北大学 2018
[2]基于改进萤火虫算法的桥式起重机主梁优化方法研究[D]. 候聪亚.中北大学 2017
[3]桥式起重机主梁的轻量化研究[D]. 吴昆仑.哈尔滨工程大学 2017
[4]狼群算法的研究与应用[D]. 李国亮.东华理工大学 2016
[5]变频电机驱动桥式起重机起升动载系数研究[D]. 薛志勇.大连理工大学 2016
[6]基于Memetic算法的桥式起重机主梁轻量化设计研究[D]. 冯琦.中北大学 2016
[7]基于ANSYS的单梁桥式起重机横梁结构的动力学分析和轻量化研究[D]. 宋学亮.兰州理工大学 2016
[8]桥式起重机静动力学仿真与研究[D]. 宋元岭.太原科技大学 2016
[9]桥式起重机箱形主梁的快速轻量化设计研究[D]. 王超.中北大学 2015
[10]500t双梁门式起重机主梁结构有限元与可靠性灵敏度分析[D]. 李国斌.山东建筑大学 2015
本文编号：3287865
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