本文關(guān)鍵詞：L型門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)輕量化及結(jié)構(gòu)性能非概率可靠性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：門式起重機(jī)作為重要的起重設(shè)備被廣泛應(yīng)用在國(guó)民生產(chǎn)各領(lǐng)域,對(duì)門機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)以提高其設(shè)計(jì)水平具有重要意義。目前,門機(jī)結(jié)構(gòu)的輕量化研究主要集中在主梁、支腿及上下橫梁的截面尺寸參數(shù)優(yōu)化,受門機(jī)結(jié)構(gòu)形式的約束,其優(yōu)化效果和速度有時(shí)很不理想。門機(jī)的可靠性研究以結(jié)構(gòu)性能的隨機(jī)可靠性為主,當(dāng)缺少足夠數(shù)據(jù)來(lái)支撐門機(jī)不確定變量的概率密度函數(shù)時(shí),將難以保證隨機(jī)可靠性準(zhǔn)確、合理。為了提高門機(jī)的設(shè)計(jì)水平,本文提出一種非對(duì)稱支腿結(jié)構(gòu)形式并引入非概率可靠性方法。本文以32t-26m帶懸臂的L型單梁門式起重機(jī)為研究對(duì)象,采用有限元分析軟件ANSYS對(duì)門機(jī)進(jìn)行參數(shù)化建模,并按GB/T3811-2008的規(guī)定對(duì)門機(jī)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度分析。分析結(jié)果表明,門機(jī)懸臂端的靜剛度不能滿足使用要求。對(duì)門機(jī)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)時(shí),將門機(jī)的參數(shù)化模型集成到多學(xué)科優(yōu)化軟件Isight中,對(duì)門機(jī)主梁進(jìn)行截面尺寸參數(shù)優(yōu)化。門機(jī)優(yōu)化后的強(qiáng)度和剛度性能均滿足要求,但自重僅減少0.44%,優(yōu)化效果很不明顯。門機(jī)懸臂端的靜剛度不足在優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中起主要控制條件作用,因而本文提出一種非對(duì)稱的支腿結(jié)構(gòu)形式,應(yīng)用該結(jié)構(gòu)重新對(duì)門機(jī)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。輕量化后門機(jī)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和靜剛度均滿足要求,且自重減少了12.85%,門機(jī)的輕量化設(shè)計(jì)效果獲得了很大提高�？紤]門機(jī)幾何尺寸、載荷、材料特性、沖擊系數(shù)、動(dòng)載系數(shù)的不確定性,運(yùn)用非概率可靠性及區(qū)間分析的理論和方法,綜合利用ANSYS的參數(shù)化分析和Isight的近似建模、優(yōu)化技術(shù),提出一種門機(jī)非概率可靠性分析方法。該方法集成度較好,避免了大量重復(fù)操作,具有一定應(yīng)用價(jià)值。分析結(jié)果表明：門機(jī)的非概率可靠度為0.78,不能滿足使用要求。建立考慮載荷、材料特性、沖擊系數(shù)、動(dòng)載系數(shù)不確定性,以門機(jī)主梁截面尺寸參數(shù)為設(shè)計(jì)變量的門機(jī)結(jié)構(gòu)性能區(qū)間不確定性優(yōu)化模型。利用區(qū)間可能度法將不確定性優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為確定性優(yōu)化模型；利用門機(jī)結(jié)構(gòu)性能的響應(yīng)面近似模型替代其有限元分析模型以提高優(yōu)化模型的計(jì)算效率；利用區(qū)間結(jié)構(gòu)分析方法將兩層嵌套優(yōu)化轉(zhuǎn)化為單層優(yōu)化問(wèn)題；最后利用多島遺傳算法求解出門機(jī)主梁截面尺寸的最優(yōu)解。該方法在保障優(yōu)化求解精度的同時(shí),具有很高的計(jì)算效率。
【關(guān)鍵詞】：輕量化設(shè)計(jì) BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 響應(yīng)面法 不確定性 非概率可靠性 區(qū)間分析
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH213.5
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 論文的研究背景和意義12
• 1.2 起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 國(guó)外起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)起重機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)概述13-14
• 1.3.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化在起重機(jī)輕量化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用15
• 1.4 結(jié)構(gòu)可靠性分析研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4.1 結(jié)構(gòu)可靠性分析概述15-16
• 1.4.2 結(jié)構(gòu)可靠性分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.3 可靠性在起重機(jī)結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用17
• 1.5 論文的主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 基于支腿形狀優(yōu)化的帶懸臂門機(jī)輕量化研究18-38
• 2.1 有限元法基本理論18-20
• 2.1.1 有限元法的基本思想18
• 2.1.2 有限元法的分類18-19
• 2.1.3 有限元法分析的步驟19-20
• 2.2 有限元分析軟件ANSYS簡(jiǎn)介20-22
• 2.2.1 ANSYS軟件程序架構(gòu)20
• 2.2.2 ANSYS軟件的組成20-21
• 2.2.3 參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL簡(jiǎn)介21-22
• 2.3 多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件ISIGHT簡(jiǎn)介22-24
• 2.3.1 Isight軟件程序架構(gòu)22
• 2.3.2 Isight的分析步驟22-23
• 2.3.3 Isight中的近似模型23
• 2.3.4 Isight中的全局優(yōu)化算法23-24
• 2.4 門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)有限元分析24-28
• 2.4.1 門式起重機(jī)基本參數(shù)24
• 2.4.2 計(jì)算載荷24-26
• 2.4.3 計(jì)算工況26
• 2.4.4 材料力學(xué)性能26
• 2.4.5 靜剛度要求26-27
• 2.4.6 門架結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析27-28
• 2.5 門機(jī)主梁截面參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)28-34
• 2.5.1 門機(jī)主梁優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型29-31
• 2.5.2 拉丁超立方法確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型數(shù)據(jù)樣本31
• 2.5.3 建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型31-32
• 2.5.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型誤差分析32-33
• 2.5.5 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的尋優(yōu)33
• 2.5.6 優(yōu)化結(jié)果分析33-34
• 2.6 支腿形狀優(yōu)化34-37
• 2.6.1 主梁和支腿連接寬度對(duì)懸臂端靜剛度的影響34-35
• 2.6.2 非對(duì)稱支腿門機(jī)35
• 2.6.3 兩種優(yōu)化模型35-36
• 2.6.4 基于支腿形狀優(yōu)化結(jié)果分析36-37
• 2.7 本章小結(jié)37-38
• 第3章 基于區(qū)間分析的門機(jī)非概率可靠性分析38-51
• 3.1 非概率可靠性理論介紹38-43
• 3.1.1 區(qū)間數(shù)的基本概念38-39
• 3.1.2 非概率可靠性的定義39-40
• 3.1.3 非概率可靠性的計(jì)算40-43
• 3.2 響應(yīng)面法介紹43-45
• 3.2.1 響應(yīng)面法的基本理論43
• 3.2.2 Isight中響應(yīng)面模型43-45
• 3.3 門機(jī)非概率可靠性計(jì)算45-50
• 3.3.1 門機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的不確定量45-47
• 3.3.2 建立響應(yīng)面模型47-48
• 3.3.3 響應(yīng)面模型誤差分析48
• 3.3.4 確定功能函數(shù)上、下邊界48-49
• 3.3.5 非概率可靠性結(jié)果分析49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第4章 基于區(qū)間變量的門機(jī)不確定性優(yōu)化設(shè)計(jì)51-62
• 4.1 門機(jī)結(jié)構(gòu)性能不確定性優(yōu)化建模51-52
• 4.2 不確定性模型向確定性模型的轉(zhuǎn)化52-55
• 4.2.1 不確定約束函數(shù)的轉(zhuǎn)化52-53
• 4.2.2 轉(zhuǎn)化后的確定性模型53-55
• 4.3 門機(jī)結(jié)構(gòu)性能不確定性優(yōu)化問(wèn)題求解55-59
• 4.3.1 響應(yīng)面近似模型55-57
• 4.3.2 建立近似區(qū)間不確定性優(yōu)化模型57-58
• 4.3.3 不確定約束區(qū)間58-59
• 4.4 區(qū)間不確定性優(yōu)化算法59-60
• 4.5 區(qū)間不確定性優(yōu)化結(jié)果分析60-61
• 4.6 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論與展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：284504