本文關(guān)鍵詞：基于代理模型技術(shù)的某升降系統(tǒng)大立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大立柱結(jié)構(gòu)是某設(shè)備升降系統(tǒng)的重要組成部分和承力部件。其重量在升降系統(tǒng)中占有重要比重。由于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)質(zhì)量過重，給裝配、運(yùn)輸帶來很大不便，因此在保證其強(qiáng)度剛度的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個(gè)急需解決的問題。由于大立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)較多，直接調(diào)用有限元模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)耗時(shí)長(zhǎng)、效率低。本文利用代理模型技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有限元分析對(duì)大立柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，能有效的解決這一問題。關(guān)于本課題的研究，本文主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行展開： 首先，對(duì)優(yōu)化算法的發(fā)展?fàn)顩r和代理模型技術(shù)相關(guān)理論進(jìn)行介紹。對(duì)比分析了幾種常用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，分析了近似代理模型基本原理和適用環(huán)境。 其次，根據(jù)企業(yè)提供的相關(guān)資料，利用SOLIDWORKS和Workbench建立了大立柱的物理模型和有限元參數(shù)化模型。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合升降系統(tǒng)實(shí)際工作情況，利用Workbench中遠(yuǎn)程載荷來表示其計(jì)算載荷對(duì)大立柱模型進(jìn)行不同工況下的靜力學(xué)分析，由此獲得其最危險(xiǎn)工況并驗(yàn)證了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)存在較大的優(yōu)化空間。 然后，對(duì)大立柱結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析，確定了作為構(gòu)建代理模型的七個(gè)設(shè)計(jì)因素，利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)獲取729組樣本點(diǎn)。并聯(lián)合SOLIDWORKS中的設(shè)計(jì)表功能和Workbench有限元仿真功能來獲取相應(yīng)樣本點(diǎn)的合位移和等效應(yīng)力值。在此基礎(chǔ)上分別構(gòu)建出四種常用代理模型的等效應(yīng)力和合位移代理模型，并利用隨機(jī)產(chǎn)生的40組測(cè)試樣本對(duì)構(gòu)建出的代理模型進(jìn)行評(píng)估，獲取8組復(fù)相關(guān)系數(shù)和均方誤差值。由此構(gòu)建出了精度較高的多項(xiàng)式響應(yīng)面等效應(yīng)力代理模型和多項(xiàng)式響應(yīng)面合位移代理模型。 最后，以大立柱質(zhì)量最輕為優(yōu)化目標(biāo)，將構(gòu)建的等效應(yīng)力代理模型和合位移代理模型不得超過許用值作為約束條件，并采用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化。 優(yōu)化結(jié)果表明：優(yōu)化后模型滿足強(qiáng)度剛度設(shè)計(jì)要求，其質(zhì)量減輕27.4%，優(yōu)化運(yùn)算時(shí)間有大幅度減少。為企業(yè)提供了一種新的結(jié)構(gòu)優(yōu)化原理及方法，，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：結(jié)構(gòu)優(yōu)化 參數(shù)化設(shè)計(jì) 有限元分析 代理模型
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH211.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 玻璃欄具升降系統(tǒng)簡(jiǎn)介11
• 1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的研究11-13
• 1.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法的發(fā)展與應(yīng)用13-16
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.6 本章小結(jié)17-18
• 2 代理模型技術(shù)18-30
• 2.1 代理模型技術(shù)的基本原理18-19
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法19-22
• 2.3 常用近似代理模型22-28
• 2.4 代理模型技術(shù)的檢驗(yàn)28
• 2.5 本章小結(jié)28-30
• 3 升降大立柱結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元模型的建立與分析30-45
• 3.1 升降結(jié)構(gòu)及其各項(xiàng)參數(shù)30-33
• 3.1.1 升降系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)31-32
• 3.1.2 升降系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)32-33
• 3.2 大立柱設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和計(jì)算載荷33-37
• 3.2.1 大立柱載荷的計(jì)算33-36
• 3.2.2 大立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則36-37
• 3.3 大立柱參數(shù)化有限元模型的建立37-41
• 3.3.1 大立柱參數(shù)化有限元模型建模方案38-39
• 3.3.2 大立柱三維模型的簡(jiǎn)化39-40
• 3.3.3 大立柱有限元模型的建立40-41
• 3.4 大立柱結(jié)構(gòu)靜態(tài)有限元分析41-44
• 3.4.1 添加邊界條件施加載荷并求解41-42
• 3.4.2 靜態(tài)有限元分析結(jié)果分析42-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 4 升降結(jié)構(gòu)大立柱代理模型的構(gòu)建45-56
• 4.1 大立柱代理模型的構(gòu)建概述45
• 4.2 基于大立柱結(jié)構(gòu)參數(shù)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)45-51
• 4.2.1 大立柱結(jié)構(gòu)參數(shù)46-48
• 4.2.2 大立柱參數(shù)靈敏度分析48-50
• 4.2.3 大立柱代理模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)50-51
• 4.3 基于大立柱代理模型的構(gòu)建51-55
• 4.3.1 四種代理模型的構(gòu)建51-52
• 4.3.2 大立柱結(jié)構(gòu)最優(yōu)代理模型的確定52-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 5 基于代理模型和遺傳算法的大立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化56-68
• 5.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)基本理論56-58
• 5.1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述56
• 5.1.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型56-58
• 5.2 遺傳優(yōu)化算法58-62
• 5.2.1 遺傳優(yōu)化算法基本思想58-60
• 5.2.2 遺傳優(yōu)化算法基本步驟60-61
• 5.2.3 遺傳算法實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵問題61-62
• 5.3 基于代理模型和遺傳算法的大立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化62-66
• 5.3.1 多項(xiàng)式響應(yīng)面代理模型在大立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用62-63
• 5.3.2 基于遺傳算法的大立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化63-65
• 5.3.3 大立柱結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果分析65-66
• 5.4 本章小結(jié)66-68
• 6 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 本文總結(jié)68-69
• 6.2 本文展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文75-76
• 致謝76-77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：259179