本文關(guān)鍵詞：基于混沌理論的橋式起重機(jī)箱型主梁優(yōu)化

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【摘要】：作為起重機(jī)的主要組成部分,金屬結(jié)構(gòu)是起重機(jī)械的技術(shù)經(jīng)濟(jì)、安全指標(biāo)和壽命等的主要影響因素,其設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞直接影響起重機(jī)整機(jī)在各個(gè)方面的技術(shù)指標(biāo)�，F(xiàn)階段,起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算仍采用經(jīng)驗(yàn)類比的許用應(yīng)力法,該方法不但設(shè)計(jì)計(jì)算繁瑣,勞動(dòng)強(qiáng)度大,周期長(zhǎng),而且只限于在少數(shù)幾個(gè)候選方案中進(jìn)行分析比較,同時(shí)選擇的方案也沒(méi)有十分精確的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量其優(yōu)劣,一般很難得到近乎最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,可以建立設(shè)計(jì)過(guò)程能自動(dòng)擇取最優(yōu)方案的一種快速有效的方法,即優(yōu)化設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法將優(yōu)化理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起,成為解決復(fù)雜設(shè)計(jì)問(wèn)題的有效工具。采用這種設(shè)計(jì)方法能大大提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此,將優(yōu)化設(shè)計(jì)引入到起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中,通過(guò)編寫起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)專用優(yōu)化程序,利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力,完成金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的最佳匹配,獲得既能滿足設(shè)計(jì)要求,又具有較輕自重的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu),從而避免材料浪費(fèi),提高經(jīng)濟(jì)性能,降低生產(chǎn)成本。在構(gòu)建優(yōu)化數(shù)學(xué)模型時(shí),考慮到以往將起重機(jī)結(jié)構(gòu)當(dāng)作混合變量的優(yōu)化問(wèn)題,造成必須對(duì)優(yōu)化后的設(shè)計(jì)變量進(jìn)行圓整處理,進(jìn)而導(dǎo)致圓整后的設(shè)計(jì)變量常不在可行域內(nèi),從而引起優(yōu)化失敗。為此,本文根據(jù)在生產(chǎn)實(shí)際中結(jié)構(gòu)尺寸常取毫米的整數(shù)倍及單軋鋼板公稱厚度“1.”對(duì)鋼板所規(guī)定的厚度尺寸,重新定位起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)屬于約束非線性離散變量的優(yōu)化問(wèn)題。將混沌粒子群優(yōu)化(Chaotic Particle Swarm Optimization,CPSO)算法引入到起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中,分別在種群初始化以及全局最優(yōu)解局部搜索的環(huán)節(jié)引入混沌機(jī)制,優(yōu)化實(shí)例表明,CPSO算法操作簡(jiǎn)單,運(yùn)行速度快,避免了進(jìn)化中的早熟和停滯現(xiàn)象,從而提高了優(yōu)化解的全局收斂率;同時(shí),提出一種雙混沌機(jī)制的優(yōu)化算法(Double Chaos Optimization Method,DCOM),利用混沌的隨機(jī)性、遍歷性以及規(guī)律性,基于Logistic、Tent、Cube三種映射方式分別進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,計(jì)算結(jié)果表明該方法能夠在保證優(yōu)化解質(zhì)量的前提下有效地縮短計(jì)算時(shí)間,降低計(jì)算成本,從而提高設(shè)計(jì)效率;運(yùn)用ANSYS有限元分析軟件的參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析以及模態(tài)分析,提取驗(yàn)算點(diǎn)的強(qiáng)度、剛度以及整機(jī)的振動(dòng)頻率數(shù)值,得到的計(jì)算結(jié)果與傳統(tǒng)計(jì)算的一致性,證明了所構(gòu)建的參數(shù)化有限元模型的正確性,為起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步深入研究奠定了基礎(chǔ),也為更為復(fù)雜的金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了科學(xué)的依據(jù);最后,基于VC++軟件平臺(tái)完成優(yōu)化設(shè)計(jì)及參數(shù)化有限元分析過(guò)程的軟件集成,形成一套橋機(jī)金屬結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的軟件。
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH215

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