鑄造起重機是冶金行業(yè)不可或缺的大型裝備。隨著科技不斷發(fā)展,智能算法用于起重機優(yōu)化設(shè)計已成為行業(yè)趨勢。針對當前起重機主梁輕量化設(shè)計主要采用某種智能算法、對某種智能算法改進后進行優(yōu)化,但仍會存在收斂慢、易局部尋優(yōu)、精度低等不足。本文先重點研究分析隨機搜索算法、粒子群算法、混沌優(yōu)化算法鑄造起重機箱型主梁輕量化設(shè)計,引入“協(xié)同優(yōu)化”理念,提出鑄造起重機箱型主梁協(xié)同優(yōu)化設(shè)計研究。本文主要研究內(nèi)容如下:1)偏軌箱型主梁的受力分析、整體穩(wěn)定性、靜態(tài)剛度、動態(tài)剛度、靜強度、疲勞強度、局部穩(wěn)定性等理論計算。2)以主梁截面8個參數(shù)為設(shè)計變量,以主梁截面的剛度、強度、力學性能、穩(wěn)定性、尺寸邊界條件、參考《起重機設(shè)計手冊》及GB/T3811-2008設(shè)計規(guī)范中有關(guān)起重機主梁截面參數(shù)取值范圍規(guī)定等為約束條件,以主梁截面積最小為目標函數(shù),建立主梁數(shù)學模型。3)以100/40t-28.5m雙梁偏軌鑄造起重機為工程實例,分別用隨機搜索、粒子群和混沌優(yōu)化三種算法對鑄造起重機箱型主梁輕量化設(shè)計,然后根據(jù)前述三種智能算法優(yōu)化迭代曲線特征,以最快下降率、最快收斂速度、最少迭代次數(shù)作為協(xié)同優(yōu)化的主要依據(jù),將三種智能算法各自優(yōu)勢集于一體形成兩種新型智能優(yōu)化算法---隨機+粒子群優(yōu)化算法和混沌+粒子群優(yōu)化算法,并用這兩種協(xié)同優(yōu)化算法進行優(yōu)化分析,不僅使鑄造起重機箱型主梁截面積最小,而且大大縮短收斂迭代次數(shù)和尋優(yōu)時間,取得很好效果,實現(xiàn)鑄造起重機箱型主梁的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計研究目的。4)將優(yōu)化后的主梁截面尺寸參數(shù),用ANSYS參數(shù)化APDL建立偏軌箱型鑄造起重機實體建模,參數(shù)設(shè)置、約束及載荷加載、劃分網(wǎng)格,后處理等進行靜力學分析。結(jié)果表明:優(yōu)化后參數(shù)達到箱型主梁的靜強度與靜態(tài)剛度的設(shè)計要求,從而證明了協(xié)同優(yōu)化設(shè)計的可行性和正確性。5)以Microsoft Visual Studio 2012為開發(fā)平臺,采用C#編程語言開發(fā)鑄造起重機偏軌箱型主梁輕量化設(shè)計可視化操作系統(tǒng)軟件。
【學位單位】：太原科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG231.1
【部分圖文】：

沌優(yōu)化算法對鑄造起重機箱型主梁輕量化設(shè)計，然后根據(jù)前述三種曲線特征，以最快下降率、最快收斂速度、最少迭代次數(shù)作為智能將三種智能算法各自優(yōu)勢集于一體形成兩種新型智能優(yōu)化算法---隨法和混沌+粒子群優(yōu)化算法，并用這兩種協(xié)同優(yōu)化算法進行優(yōu)化分析機箱型主梁截面積最小，而且大大縮短收斂迭代次數(shù)和尋優(yōu)時間，現(xiàn)鑄造起重機箱型主梁的協(xié)同優(yōu)化設(shè)計研究目的。將優(yōu)化后的主梁截面尺寸參數(shù)，用 ANSYS 參數(shù)化 APDL 建立偏軌箱建模，參數(shù)設(shè)置、約束及載荷加載、劃分網(wǎng)格，后處理等進行靜力：優(yōu)化后參數(shù)達到箱型主梁的靜強度與靜態(tài)剛度的設(shè)計要求，從而計的可行性和正確性。以 Microsoft Visual Studio 2012 為開發(fā)平臺，采用 C#編程語言開發(fā)了型主梁輕量化設(shè)計可視化操作系統(tǒng)軟件。課題研究技術(shù)路線題研究的技術(shù)路線，如圖 1.1 所示。

鑄造起重機作為冶金行業(yè)必備的重大機械裝備，其主要由箱型主梁、箱型端梁、大小車和駕駛室連接組合而成。鑄造起重機主梁金屬結(jié)構(gòu)部分除承擔自身載荷外，還承擔與轉(zhuǎn)移作業(yè)過程中受到的各種載荷。根據(jù) GB/T3811-2008《起重機設(shè)計標準》[37]，對于鑄造起重機結(jié)構(gòu)設(shè)計常使用許用應力法與極限狀態(tài)法。本文采用許用應力法對鑄造起重機金屬結(jié)構(gòu)進行計算。2.1 許用應力法理論2.1.1 許用應力法許用應力法指在外負載作用下，結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)連接處會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形與復合應力，不超過其承載能力如強度、剛度和變形控制值的設(shè)計方法。其實質(zhì)是單一的安全系數(shù)定值法，核心思想是將可能出現(xiàn)影響結(jié)構(gòu)零、部件的可靠性與支撐力因素均視為一個固定標準值。通過選用較安全的系數(shù)作為整個影響因素，并滿足在危險截面位置的折算應力小于其許用應力值[38]。許用應力法特別適合結(jié)構(gòu)所受的外載荷、使用的材料或結(jié)構(gòu)幾何關(guān)系呈線性關(guān)系的，其設(shè)計流程圖，如圖 2.1 所示。

圖 2.2 主梁截面幾何模型Fig.2.2 Geometric model of beam section梁截面的幾何特性：緣板的面積：1 1 6A X X緣板的面積：2 2 8A X X板的面積：3 3 7A X X板的面積：4 5 7A X X截面的截面積：1 2 3 41 6 2 8 3 7 5 Aear A A A AX X X X X X X 截面的毛面積：

【參考文獻】

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本文編號：2833951