基于平头塔式起重机起重臂动态性能的多目标优化

发布时间：2020-06-04 02:53

【摘要】： 目前,国内平头塔机结构设计多以传统类比方法和静态性能计算为主,导致一些平头塔机存在着结构自重大,构造不合理,动态性能差等问题。针对以上问题,本文以某型平头塔机为对象,将现代优化设计方法引入平头塔机起重臂的结构设计中,在满足结构强度、刚度、稳定性约束的条件下,以期达到起重臂动态性能好、结构重量轻的目的。 根据《塔式起重机设计规范》对平头塔机的载荷及约束进行简化处理,运用大型有限元通用程序ANSYS建立起重臂结构的参数化有限元模型,并对起重臂结构进行了有限元结构分析、模态分析,从而求得起重臂结构在各工况作用下的静力响应情况及起重臂结构的各阶固有频率。对起重臂结构进行了谐响应分析,以求出起重臂结构对各阶振动频率的响应状况,确定对起重臂动态性能影响最大的是结构第二阶固有频率。根据分析结果,将起重臂结构重量最轻、第二阶固有频率最大作为优化设计的目标,建立起重臂结构多目标优化问题的数学模型。 鉴于起重臂结构多目标优化问题设计变量多,且多为离散值,运用传统的多目标优化方法求解难度较大,本文采用非劣排序NSGA-Ⅱ多目标遗传算法求解,并利用iSIGHT多学科优化平台,将ANSYS有限元分析与NSGA-Ⅱ算法集成,使优化过程得以自动完成,最终得出Pareto最优解集,经权衡两优化目标,从最优解集中选取了具有较好综合性能的妥协解作为最优化设计方案。经验证分析,所取方案达到了预期的优化效果。
【图文】：

式任务;实行并行处理;检测点基础上的重新运行以及单步运行。2.过程集成:过程集成可以快速祸合各种不同学科的应用软件以及不同编程语言和格式的仿真代码(iSIGHT所能集成的应用软件如图2一3所示)。该界面中可以完成数据流和控制流的定义或者编辑，整个过程都是可视化的，并且提供过程的可视化视图;方便导航和操作。isIGHT中任务的结构化、分级任务描述手段既可以保证每个任务有独立的设计学习策略，也使它具有了非常强大的支持各种多学科设计优化方法的能力。3.参数:islGHT的参数界面提供了类似于电子表格形式的操作风格。在这样的操作界面中，用户可以很容易地定义设计变量、目标变量、约束和各个变量的初始值。设计变量与前面定义的设计变量的意义是相同的，都是为了满足设计目标和约束可以改变的输入参数。设计目标是根据输入、输出和用户设计意图下指定的最大或者最小的期望情况，约束表达参数则必须位于的值域或者区间。【巫亘到唾圈匝巫画夔不巫巫亚]l翅画醚声声挑二珍珍.}溢扁康织 {{{{{卜一林系纵卜叶蜘磁 ---巨丛丝{唾全到渔鱼赓园~匕巫二创r些堑到巨鱼丝塞到今M。‘hw。比S犷MorP卜er令3OFY令O醉一Stru以.PmM村打口nl口今Ma幼。b令今M召thC之d令今S·PLUS令.…图2一3FLOWM舀Ster GTPRO NASANPSSiSIGHTD.n.侧l·Cr1PAdst时an令MS三xee!今 TCLTK今Jova，CFORTRAN今尸嗯d.SonP亡.V巨..LSF.、.所能集成的应用软件

3.3.1某型平头塔机基本参数本论文的具体研究对象为某建筑机械厂的某型平头塔机，某型平头塔机为上回转小车变幅自升式起重机，外形如图3一1所示。其主要性能参数如下:额定起重力矩:65(t.m)最大工作幅度:50(m)最小工作幅度:2.5(m)最大起重量:6(t)最大工作幅度起重量:1.3(t)起升速度:40/80(m/min)回转速度:0.72(n加in)回转制动时间:巧(s)变幅速度:41/82(in加in)起升机构倍率:2/4塔身横截面尺寸:1600x1600(mm)塔身标准节高:2800(mm)起重臂截面高度:1500(mm)起重臂截面宽度:1120(mm)沙戈价、攀聪漪价峨粼井代豁价叮民碗班赢裂华熟弃兴落璐攀一砚诊潇r派梦赚嘴井燕一赞价拼鱿租徽城徐软燕戴举熟哪图3一1某型平头塔机外观某型平头塔机起重臂由5节组合而成，每节长10m，结构总重5.665t。该起重臂截面为等腰三角形，沿臂长为等截面。起重臂上、下弦杆材质均为Q345B，腹杆为Q235B，上弦杆为圆钢，下弦杆由两根角钢拼焊而成的方管，，斜腹杆及水平腹杆均为钢管，起重臂各杆件具体型式、规格详见表3一1。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH213.3

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本文编号：2695782