基于微粒群算法的伸缩式臂架优化与有限元分析研究

发布时间：2017-09-16 14:08

  本文关键词：基于微粒群算法的伸缩式臂架优化与有限元分析研究

  更多相关文章： 汽车起重机 伸缩臂架 优化设计 粒子群算法 有限元分析 APDL

【摘要】：当今社会起重机在工程机械中的作用是越来越明显，起重机的安全性和经济效益便日益受到人们的重视，其中吊臂作为其主要部件直接决定了起重机的性能，因此如何设计出满足用户需求的强度、刚度和稳定性的吊臂将成为设计人员的主要研究目标。鉴于传统的设计方法计算过程陈旧及繁琐无法达到设计者的要求，故而运用现代设计方法与有限元分析对吊臂进行分析，能够大大缩短研发周期、提高产品的工作性能并且降低了生产成本，增强了企业在同行中的竞争力。 本文以汽车起重机伸缩臂截面为研究对象，首先提出了汽车起重机伸缩臂的设计理论，通过对其结构进行简化，对其进行受力分析，，建立起箱形伸缩臂优化的数学模型。 其次运用一种现代的优化算法——粒子群优化算法，通过对各种约束条件和设计参数的分析，合理选择设计变量，尽量降低设计变量的维数，论证出达到最优的条件，并运用VC++6.0编制了优化程序，实现了优化的程序化。运用实例论证了通过粒子群优化使臂架的自重大幅度下降，强度得到极大发挥，并证明该算法在伸缩臂架优化方面效果明显，有很强的实用价值。 最后在简化伸缩臂架结构的基础上以APDL—ANSYS参数化设计语言为工具对汽车起重机伸缩臂架进行参数化建模，建立起其有限元分析的命令流，并通过ANSYS调用实现对其进行网格划分、约束处理，载荷加载、最后通过实例验证出其优化结构的安全性及可靠性，本文通过算例及试验结果的研究表明粒子群算法对优化起重机伸缩臂架有非常大的作用，而且将来会有很大的前景。
【关键词】：汽车起重机 伸缩臂架 优化设计 粒子群算法 有限元分析 APDL
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH213.6
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 工程起重机概述10-11
• 1.2 国内外工程起重机的发展现状11-12
• 1.3 国内外工程起重机发展方向12
• 1.4 传统设计方法12
• 1.5 现代设计方法及分类12-13
• 1.5.1 可靠性分析法13
• 1.5.2 计算机辅助设计13
• 1.5.3 模块化设计13
• 1.5.4 有限元分析法13
• 1.6 课题提出的背景与意义13-14
• 1.7 行文研究结构14-16
• 第二章 汽车起重机伸缩臂的设计理论16-26
• 2.1 汽车起重机简介16-17
• 2.2 起重机伸缩臂架简介17
• 2.3 臂架的截面形式分类17-18
• 2.4 伸缩臂架受力分析18-21
• 2.5 伸缩臂架的设计计算21-22
• 2.6 伸缩臂架刚度计算22-26
• 第三章 粒子群算法26-34
• 3.1 工程优化26
• 3.2 工程优化问题中数学模型的建立26-28
• 3.3 粒子群算法简介28-33
• 3.4 粒子群算法的参数设置33-34
• 第四章 汽车伸缩臂架优化设计数学模型的建立34-44
• 4.1 臂架优化的简介34
• 4.2 确定参数方程34-35
• 4.3 目标函数35
• 4.4 约束条件35-39
• 4.4.1 截面强度约束条件36-37
• 4.4.2 截面刚度约束条件37-38
• 4.4.3 截面稳定性约束38-39
• 4.5 伸缩臂架粒子群算法案例39-42
• 4.5.1 参数设置39-40
• 4.5.2 模型优化40-41
• 4.5.3 优化结果41-42
• 4.5.4 优化结果分析42
• 4.6 小结42-44
• 第五章 汽车起重机伸缩臂的有限元分析44-62
• 5.1 ANSYS 软件及其功能简介44-45
• 5.2 ANSYS 软件优化流程简介45-46
• 5.3 参数化语言 APDL46
• 5.4 优化设计中参数化的流程46-47
• 5.5 对伸缩臂架截面的参数化分析47-60
• 5.5.1 建立有限元模型47-53
• 5.5.2. 网格划分53-56
• 5.5.3. 伸缩臂架搭接部分节点耦合56
• 5.5.4 约束处理56-57
• 5.5.5 载荷加载57-59
• 5.5.6 对伸缩臂架截面有限元求解及对结果的分析59-60
• 5.6 本章小结60-62
• 第六章 结论62-64
• 6.1 课题总结62-63
• 6.2 文章存在的不足与展望63-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-70
• 攻读学位期间参与的工程项目及发表的学术论文70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙在鲁,陈佳伟;箱形伸缩臂腹板局部稳定临界应力的计算[J];工程机械;1980年12期

2 孙在鲁;大圆角吊臂腹板局部稳定临界应力的计算[J];工程机械;1982年02期

3 纪爱敏 ,彭铎,刘木南,罗衍领,张培强;QY25K型汽车起重机伸缩吊臂的有限元分析[J];工程机械;2003年01期

4 蒋红旗;高空作业车作业臂有限元结构分析[J];机械研究与应用;2004年06期

5 王欣 ,高顺德 ,屈福政;国内外大型起重机的发展状况[J];建筑机械;2005年02期

6 姜国勇;原韶坤;臧小惠;;国内外起重机的特点和发展趋势[J];内江科技;2008年12期

7 王立彬,杨丛娟,靳慧;100t铁路起重机伸缩臂有限元分析[J];石家庄铁道学院学报;2001年01期

8 李权才;吴俊峰;武翠荣;;基于Solidworks平台对大型架桥机的二次开发技术[J];中国水运(学术版);2008年01期

9 李葳;周慎杰;崔蕴芳;林麒;;基于ANSYS的履带起重机臂架参数化建模[J];中国科技信息;2007年19期

10 薛玺成,杨万斌;地下洞室断面形状的优化计算方法[J];岩土工程学报;1999年02期

本文编号：863493