本文關(guān)鍵詞：基于混沌粒子群算法的伸縮臂結(jié)構(gòu)優(yōu)化及有限元分析

  更多相關(guān)文章： 伸縮臂架 混沌粒子群 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 有限元分析

【摘要】：伸縮臂架作為伸縮臂起重機(jī)主要的工作構(gòu)件，其性能的優(yōu)劣，直接影響著整機(jī)性能的穩(wěn)定，因此，設(shè)計(jì)出輕量化、高性能的伸縮臂架已成為提高起重機(jī)性能的主要路徑。優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用到伸縮臂設(shè)計(jì)中已有二十余年，但目前只是在矩形單一截面臂架設(shè)計(jì)中比較成熟，，對(duì)于其它截面，目前還在探索中，尚沒(méi)有一套完整成熟的臂架優(yōu)化系統(tǒng)，而且由于優(yōu)化算法各方面的先天缺陷，使得優(yōu)化效果并不明顯；有限元理論分析在工程上應(yīng)用日漸成熟，但由于模型簡(jiǎn)化及邊界條件處理的不同，使得計(jì)算結(jié)果偏差較大。 本文針對(duì)上述研究現(xiàn)狀，對(duì)應(yīng)用最廣的六邊形截面伸縮臂整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，并且采用本文提出的罰函數(shù)改進(jìn)方法對(duì)約束函數(shù)進(jìn)行處理，在優(yōu)化算法方面采用本文提出的混沌粒子群算法，將混沌算法的思想融入到粒子群算法中，形成新的組合算法——混沌粒子群算法，這樣提高了算法的優(yōu)化性能，并將其運(yùn)用到伸縮臂金屬結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)中，結(jié)果表明全局收斂性較優(yōu)。應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行分析，省去大量人力計(jì)算工作量，其分析結(jié)果與優(yōu)化結(jié)果作驗(yàn)證對(duì)比。 基于Visual C++6.0開(kāi)發(fā)“伸縮臂架優(yōu)化設(shè)計(jì)及有限元分析”軟件，以伸縮臂架結(jié)構(gòu)質(zhì)量為目標(biāo)函數(shù)，建立伸縮臂架截面尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用改進(jìn)的混沌粒子群算法編制“伸縮臂架優(yōu)化設(shè)計(jì)”模塊，進(jìn)行伸縮臂架截面尺寸的優(yōu)化，同時(shí)用VC++調(diào)用ANSYS，并將優(yōu)化結(jié)果編制成ANSYS命令流文件，導(dǎo)入到ANSYS有限元分析軟件進(jìn)行分析，構(gòu)成“有限元分析”模塊，通過(guò)實(shí)例證明，優(yōu)化結(jié)果比原實(shí)例結(jié)構(gòu)輕10%左右，大大降低了鋼材使用量，并提高了設(shè)計(jì)效率。
【關(guān)鍵詞】：伸縮臂架 混沌粒子群 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH213
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 流動(dòng)式起重機(jī)概述10
• 1.2 伸縮臂起重機(jī)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)10-13
• 1.2.1 伸縮臂起重機(jī)國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 伸縮臂起重機(jī)國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 伸縮臂起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)動(dòng)向12-13
• 1.3 伸縮臂架的發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)趨勢(shì)13-14
• 1.4 現(xiàn)代設(shè)計(jì)研究方法14-15
• 1.4.1 計(jì)算機(jī)參數(shù)化設(shè)計(jì)15
• 1.4.2 有限元方法15
• 1.4.3 現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計(jì)15
• 1.4.4 虛擬樣機(jī)技術(shù)15
• 1.4.5 可靠性設(shè)計(jì)15
• 1.5 課題提出背景、內(nèi)容及行文結(jié)構(gòu)15-18
• 1.5.1 課題背景15-16
• 1.5.2 課題研究?jī)?nèi)容16
• 1.5.3 行文研究結(jié)構(gòu)16-18
• 第二章 伸縮臂架力學(xué)特性分析18-28
• 2.1 設(shè)計(jì)模型簡(jiǎn)化18
• 2.2 計(jì)算載荷分析18-21
• 2.3 設(shè)計(jì)計(jì)算21-26
• 2.3.1 箱形伸縮臂的剛度計(jì)算21-22
• 2.3.2 箱形伸縮臂的強(qiáng)度計(jì)算22-24
• 2.3.3 伸縮臂整體穩(wěn)定性計(jì)算24
• 2.3.4 伸縮臂架的局部穩(wěn)定性計(jì)算24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第三章 伸縮臂架的優(yōu)化模型28-40
• 3.1 工程優(yōu)化簡(jiǎn)介28-29
• 3.2 工程優(yōu)化數(shù)學(xué)模型29-30
• 3.2.1 數(shù)學(xué)優(yōu)化模型的分類30
• 3.3 工程約束優(yōu)化30-34
• 3.3.1 經(jīng)典方法30-31
• 3.3.2 通用方法31
• 3.3.3 罰函數(shù)改進(jìn)方法31-34
• 3.4 伸縮臂架的優(yōu)化簡(jiǎn)介34
• 3.5 伸縮臂數(shù)學(xué)優(yōu)化模型34-38
• 3.5.1 吊臂參數(shù)方程確定34-36
• 3.5.2 建立目標(biāo)函數(shù)36
• 3.5.3 約束條件的確定36-38
• 3.6 本章小結(jié)38-40
• 第四章 混沌粒子群改進(jìn)算法40-58
• 4.1 粒子群算法40-42
• 4.1.1 基本粒子群優(yōu)化40-42
• 4.1.2 帶有收縮因子的改進(jìn)粒子群算法42
• 4.2 混沌算法與粒子群組合研究42-57
• 4.2.1 混沌簡(jiǎn)介與混沌映射42-45
• 4.2.2 幾種常見(jiàn)的混沌映射45-48
• 4.2.3 混沌優(yōu)化48-50
• 4.2.4 混沌粒子群組合算法50-57
• 4.3 本章小結(jié)57-58
• 第五章 工程實(shí)例58-76
• 5.1 伸縮臂架優(yōu)化設(shè)計(jì)的混沌粒子群算法試驗(yàn)案例58-60
• 5.1.1 數(shù)學(xué)模型58
• 5.1.2 優(yōu)化參數(shù)設(shè)置58-59
• 5.1.3 優(yōu)化仿真結(jié)果59-60
• 5.1.4 優(yōu)化仿真結(jié)果分析60
• 5.1.5 仿真分析結(jié)論60
• 5.2 有限元參數(shù)化60-62
• 5.2.1 有限元法60-61
• 5.2.2 ANSYS 介紹61-62
• 5.2.3 APDL—ANSYS 參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言62
• 5.2.4 ANSYS 有限元參數(shù)化過(guò)程62
• 5.3 伸縮臂架參數(shù)化分析62-68
• 5.3.1 參數(shù)化有限元模型的建立63-64
• 5.3.2 劃分單元網(wǎng)格64
• 5.3.3 滑塊接觸處耦合64-65
• 5.3.4 邊界約束處理65-66
• 5.3.5 施加載荷66
• 5.3.6 有限元求解及結(jié)果分析66-68
• 5.4 軟件集成及演示68-74
• 5.4.1 軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介68-69
• 5.4.2 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境69
• 5.4.3 軟件結(jié)構(gòu)介紹69-70
• 5.4.4 軟件界面70
• 5.4.5 工程實(shí)例軟件界面的操作70-74
• 5.5 本章小結(jié)74-76
• 第六章 結(jié)論與展望76-80
• 6.1 論文結(jié)論76-77
• 6.2 論文創(chuàng)新之處77
• 6.3 論文的不足與展望77-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 致謝84-86
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄86-87

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1000444