【摘要】：門式起重機作為一種大型起重運輸設備用途十分廣泛,金屬結構是門式起重機的重要組成部分,一般占據整機重量的60%以上,主要作用是承受和傳遞作用在起重機上的各種載荷,其設計水平直接影響著起重機的工作性能及安全性能。有限元分析理論、確定性優(yōu)化設計方法的應用一定程度上改善了傳統(tǒng)設計存在的問題,但由于起重機在設計、制造、使用過程中存在諸多的不確定因素的影響,確定性優(yōu)化結果并不一定符合工程實際對安全性的要求,將可靠性理論和穩(wěn)健設計方法應用于起重機結構優(yōu)化設計中,達到有效平衡產品使用安全性能和經濟性能的設計效果。同時,為降低計算成本、提高計算效率,提出用代理模型替代有限元仿真程序的調用進行優(yōu)化的方法。本文以某型號的門式起重機金屬結構為研究對象,首先,編寫APDL命令流程序建立滿足準確性要求的參數化有限元模型,進行靜力學分析;然后,運用Isight軟件集成Ansys軟件,通過實驗設計方法獲取反映起重機關鍵設計參數和響應關系的樣本數據,運用RBF-NN代理模型技術擬合樣本點構建高精度的結構性能函數和極限狀態(tài)函數代理模型;最后,基于極限狀態(tài)函數代理模型,采用隨機攝動技術獲取結構可靠度指標作為約束,并在約束條件中加入靈敏度附加項進行穩(wěn)健設計,最終達到可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設計目的。設計結果相比于一般優(yōu)化設計方案,在達到減輕自重目的的情況下,有效提高了設計方案的可靠性和穩(wěn)健性,具有一定的實踐意義。
[Abstract]:Gantry crane is widely used as a kind of large crane transportation equipment. Metal structure is an important part of gantry crane, which occupies more than 60% of the weight of the whole crane. The main function is to bear and transmit all kinds of loads acting on the crane, and its design level directly affects the working performance and safety performance of the crane. The application of finite element analysis theory and deterministic optimization method improves the problems existing in traditional design to some extent, but there are many uncertain factors in the design, manufacture and use of crane. The deterministic optimization results do not necessarily meet the requirements of engineering practice for safety. The reliability theory and robust design method are applied to the optimization design of crane structure to achieve an effective balance between the safety performance and the economic performance of the product. At the same time, in order to reduce the calculation cost and improve the computational efficiency, an optimization method is proposed to replace the finite element simulation program with the agent model. In this paper, the metal structure of a certain type of gantry crane is taken as the research object. Firstly, the APDL command flow program is compiled to establish the parameterized finite element model to meet the accuracy requirements, and then the static analysis is carried out, and then the Ansys software is integrated with the Isight software. The experimental design method is used to obtain the sample data reflecting the key design parameters and response relationship of crane, and the RBF-NN agent model is used to fit the sample points to construct the high precision structural performance function and limit state function agent model. Based on the agent model of limit state function, random perturbation technique is used to obtain the structural reliability index as the constraint, and the sensitivity additional item is added to the constraint condition for robust design. Finally, the reliability robust optimization design is achieved. Compared with the general optimal design, the design results can effectively improve the reliability and robustness of the design scheme, and have a certain practical significance.
【學位授予單位】：太原科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH213.5

【參考文獻】

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本文編號：2165591