發(fā)布時間：2020-07-24 05:32

【摘要】： 近年來,我國塔式起重機(jī)的產(chǎn)量迅猛增長,但由于設(shè)計(jì)制造水平的局限,以及塔機(jī)的使用環(huán)境復(fù)雜多樣,使產(chǎn)品的可靠性難以保證,事故頻發(fā)。本文從塔機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性角度出發(fā),考慮了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的模糊隨機(jī)因素,采用模糊優(yōu)化的思想建立了基于模糊隨機(jī)可靠性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。對于基于可靠性的優(yōu)化方法,在實(shí)際應(yīng)用中設(shè)計(jì)者面臨的最突出問題就是計(jì)算量大、效率低。尤其是復(fù)雜結(jié)構(gòu),龐大的計(jì)算量使很多設(shè)計(jì)者望而卻步。鑒于此,本文探討了具有多變量的復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性優(yōu)化問題,并以塔機(jī)為例,在ANSYS中建立了塔機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)有限元模型,采用蒙特卡羅法和響應(yīng)面法混合模擬的方法來獲得塔機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要失效模式及所關(guān)心控制變量的功能函數(shù)的響應(yīng)面近似模型,并且證明了其對原模型有較高的擬合精度。以響應(yīng)面方程代替有限元模型,對于每一次優(yōu)化循環(huán)不需要再進(jìn)行一次有限元分析,很大程度上提高了復(fù)雜結(jié)構(gòu)可靠性優(yōu)化的效率。 本文借助iSIGHT軟件提供的優(yōu)化平臺,采用自適應(yīng)模擬退火算法完成了塔式起重機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)以結(jié)構(gòu)總重為目標(biāo)的可靠性優(yōu)化,使結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總重減少了18.3%,很大程度上減少了產(chǎn)品的制造成本；同時使各主要失效模式的可靠度指標(biāo)控制在了設(shè)計(jì)人員希望的范圍內(nèi)�？紤]到塔機(jī)整機(jī)靜剛度的要求,本文利用多目標(biāo)遺傳算法NSGA-Ⅱ完成了以結(jié)構(gòu)總重最小和整機(jī)靜剛度最大為目標(biāo)的多目標(biāo)優(yōu)化,得到了目標(biāo)空間下的Pareto前沿,設(shè)計(jì)者可根據(jù)需要在Pareto解集中選擇適宜設(shè)計(jì)方案。 綜上所述,通過本文的工作為復(fù)雜機(jī)械結(jié)構(gòu)的模糊隨機(jī)可靠性優(yōu)化提供了一種解決方案,并在塔式起重機(jī)的應(yīng)用中收到了較好的成效。通過基于可靠性的優(yōu)化對設(shè)計(jì)方案的改進(jìn),使結(jié)構(gòu)系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟(jì)性達(dá)到很好的平衡。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH213.3

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本文編號：2768396