隨著人類社會(huì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,人類對(duì)能源和資源的過(guò)度開(kāi)發(fā)與消耗,已成為制約人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一大障礙,輕量化成為廣泛關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。就鑄造起重機(jī)而言,其工作環(huán)境惡劣化、結(jié)構(gòu)多樣化、受力復(fù)雜化、重量巨大化等,導(dǎo)致以安全為保證的鑄造起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)難度提高。工程結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)初期,拓?fù)鋬?yōu)化可為設(shè)計(jì)者提供一個(gè)概念性的模型,使整體布局最合理、最優(yōu)化。本文通過(guò)先拓?fù)鋬?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(jī)箱型主梁為研究對(duì)象,采用變密度拓?fù)鋬?yōu)化方法,通過(guò)ANSYS大型通用有限元軟件,對(duì)鑄造起重機(jī)主梁腹板結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化,根據(jù)概念性模型,對(duì)腹板結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì),同時(shí)結(jié)合粒子群優(yōu)化算法對(duì)主梁截面進(jìn)行尺寸優(yōu)化。本文論述的主要內(nèi)容為:（1）進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論知識(shí)的研究,介紹了工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化的概念、分類,著重研究了拓?fù)鋬?yōu)化的原理以及設(shè)計(jì)方法,采用基于SIMP插值模型的變密度拓?fù)鋬?yōu)化方法,探討鑄造起重機(jī)主梁先拓?fù)鋬?yōu)化、再尺寸優(yōu)化的可行性。（2）采用許用應(yīng)力法對(duì)鑄造起重... 

【文章來(lái)源】：太原科技大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

起重機(jī)類型Fig.1.1Typeofcrane橋式起重機(jī)主要分為梁式起重機(jī)、通用橋式起重機(jī)以及冶金橋式起重機(jī)

這很容易導(dǎo)致搜索過(guò)程陷入局部最優(yōu)解，因此，在 1997 年化法（ESO）提出了雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化法（BESO Bi-directioimization），這種改進(jìn)的方法不僅能在優(yōu)化的過(guò)程中刪除材料單元，使得整個(gè)優(yōu)化過(guò)程更容易獲得全局最優(yōu)解。隨后，容法，結(jié)合靈敏度和應(yīng)力分布規(guī)律，提出了一種改進(jìn)的雙向漸在工程實(shí)際中。杜海珍[46]等提出一種以應(yīng)變能為基礎(chǔ)的雙向存在的問(wèn)題格現(xiàn)象化的過(guò)程中，通過(guò)賦予結(jié)構(gòu)的密度呈現(xiàn)大小不同的周期性分式上如同國(guó)際象棋的棋盤，實(shí)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(dǎo)致優(yōu)，無(wú)法對(duì)優(yōu)化過(guò)后的模型進(jìn)行識(shí)別和分析，同時(shí)在后期也無(wú)此棋盤格現(xiàn)象需要在優(yōu)化過(guò)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(xué)模型中，目標(biāo)函數(shù)不連續(xù)，不光化過(guò)程中所用到的優(yōu)化算法全局搜索能力弱，無(wú)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?fù)鋬?yōu)化過(guò)程中的局部最優(yōu)解問(wèn)題，需要選擇對(duì)目標(biāo)函數(shù)要求不有很強(qiáng)的全局搜索能力，同時(shí)對(duì)于設(shè)計(jì)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?fù)鋬?yōu)化結(jié)果中，結(jié)構(gòu)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(dǎo)致了優(yōu)化的難被識(shí)別、分析和加工制造。為了解決灰度單元問(wèn)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(guò)程中，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]基于變密度法的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化研究[D]. 王杰.中北大學(xué) 2014
[3]基于免疫蟻群算法的橋式起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化研究[D]. 朱學(xué)敏.中北大學(xué) 2013
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[7]正鏟液壓挖掘機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 楊瑩.重慶大學(xué) 2008
[8]基于變密度法的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化研究[D]. 李凌飛.吉林大學(xué) 2007
[9]橋式起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 程麗珠.吉林大學(xué) 2006



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