隨著人類社會發(fā)展和科學技術的進步,人類對能源和資源的過度開發(fā)與消耗,已成為制約人類經濟社會發(fā)展的一大障礙,輕量化成為廣泛關注的重點問題。就鑄造起重機而言,其工作環(huán)境惡劣化、結構多樣化、受力復雜化、重量巨大化等,導致以安全為保證的鑄造起重機主梁結構優(yōu)化設計難度提高。工程結構優(yōu)化可以有效的減少材料的重量,降低制造成本,提高能源的利用率。設計初期,拓撲優(yōu)化可為設計者提供一個概念性的模型,使整體布局最合理、最優(yōu)化。本文通過先拓撲優(yōu)化后尺寸優(yōu)化的綜合優(yōu)化方法,使得優(yōu)化的空間大大增加,突破了只有尺寸優(yōu)化的局限性,提高了優(yōu)化的效率。因此,本文以鑄造起重機箱型主梁為研究對象,采用變密度拓撲優(yōu)化方法,通過ANSYS大型通用有限元軟件,對鑄造起重機主梁腹板結構進行拓撲優(yōu)化,根據(jù)概念性模型,對腹板結構進行重新設計,同時結合粒子群優(yōu)化算法對主梁截面進行尺寸優(yōu)化。本文論述的主要內容為:（1）進行結構優(yōu)化理論知識的研究,介紹了工程結構優(yōu)化的概念、分類,著重研究了拓撲優(yōu)化的原理以及設計方法,采用基于SIMP插值模型的變密度拓撲優(yōu)化方法,探討鑄造起重機主梁先拓撲優(yōu)化、再尺寸優(yōu)化的可行性。（2）采用許用應力法對鑄造起重... 

【文章來源】：太原科技大學山西省

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

起重機類型Fig.1.1Typeofcrane橋式起重機主要分為梁式起重機、通用橋式起重機以及冶金橋式起重機

這很容易導致搜索過程陷入局部最優(yōu)解，因此，在 1997 年化法（ESO）提出了雙向漸進結構優(yōu)化法（BESO Bi-directioimization），這種改進的方法不僅能在優(yōu)化的過程中刪除材料單元，使得整個優(yōu)化過程更容易獲得全局最優(yōu)解。隨后，容法，結合靈敏度和應力分布規(guī)律，提出了一種改進的雙向漸在工程實際中。杜海珍[46]等提出一種以應變能為基礎的雙向存在的問題格現(xiàn)象化的過程中，通過賦予結構的密度呈現(xiàn)大小不同的周期性分式上如同國際象棋的棋盤，實際表現(xiàn)是密度為“1”和密度，故稱為棋盤格現(xiàn)象[47]，如圖 1.2 所示。棋盤格現(xiàn)象導致優(yōu)，無法對優(yōu)化過后的模型進行識別和分析，同時在后期也無此棋盤格現(xiàn)象需要在優(yōu)化過程中盡量避免出現(xiàn)。

圖 1.3 網(wǎng)格依賴性Fig.1.3 Grid dependency（3）局部極值造成局部極值出現(xiàn)的原因有：所需要優(yōu)化的數(shù)學模型中，目標函數(shù)不連續(xù)，不光化過程中所用到的優(yōu)化算法全局搜索能力弱，無法保證得到全局最優(yōu)解，所以容局部最優(yōu)解。因此為了解決拓撲優(yōu)化過程中的局部最優(yōu)解問題，需要選擇對目標函數(shù)要求不有很強的全局搜索能力，同時對于設計變量的初始值的選擇也非常重要，選擇合始值，可以盡量避免陷入局部最優(yōu)解。（4）灰度單元灰度單元的概念是指在最終的拓撲優(yōu)化結果中，結構中有大量的材料的密度在“1”中間，即存在密度處于“中間”的單元，如圖 1.4 所示。這也導致了優(yōu)化的難被識別、分析和加工制造。為了解決灰度單元問題[49]，一般引入懲罰參數(shù)，比密度法中，引入了SIMP插值模型，即引入了懲罰參數(shù)，使得在優(yōu)化的過程中，

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[4]基于庫恩—塔克準則法的連續(xù)體結構拓撲優(yōu)化研究與應用[D]. 熊璐娟.華中科技大學 2012
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[7]正鏟液壓挖掘機工作裝置優(yōu)化設計[D]. 楊瑩.重慶大學 2008
[8]基于變密度法的結構拓撲優(yōu)化研究[D]. 李凌飛.吉林大學 2007
[9]橋式起重機主梁結構分析和優(yōu)化設計[D]. 程麗珠.吉林大學 2006



本文編號：2936214