本文關(guān)鍵詞：起重機(jī)伸縮臂綜合性能及其多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：起重機(jī)械廣泛應(yīng)用于土木建筑、交通運(yùn)輸、港口、礦山、化工、冶金及水利等國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)和領(lǐng)域的物質(zhì)生產(chǎn)和物資流通中。伸縮臂是起重機(jī)的關(guān)鍵承載部件，其性能直接影響起重機(jī)的整機(jī)性能。但是目前相關(guān)研究主要集中在伸縮臂截面形式的選取和輕量化設(shè)計(jì)上，兼顧強(qiáng)度、剛度、疲勞壽命及自身重量等各方面性能的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)還比較少見(jiàn)。因此，本文采用參數(shù)化有限元模型、響應(yīng)面近似模型和全局?jǐn)?shù)值尋優(yōu)算法相結(jié)合的方法，對(duì)伸縮臂的動(dòng)靜態(tài)性能、疲勞壽命以及輕量化的多目標(biāo)優(yōu)化進(jìn)行深入而系統(tǒng)的研究。本文的主要研究?jī)?nèi)容有： (1)概述了伸縮臂截面結(jié)構(gòu)的發(fā)展?fàn)顩r和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的層次；分析了起重機(jī)臂架設(shè)計(jì)與優(yōu)化以及基于近似模型的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 (2)利用CAD軟件建立了伸縮臂的三維參數(shù)化實(shí)體模型；在此基礎(chǔ)上，采用接觸算法建立了考慮接觸和摩擦問(wèn)題的伸縮臂有限元模型；隨后分析了各工況下伸縮臂的靜力學(xué)性能；為了驗(yàn)證有限元建模方法的可行性和所建模型的準(zhǔn)確性，對(duì)伸縮臂的應(yīng)力應(yīng)變性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。 (3)在靜力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，采用名義應(yīng)力法對(duì)伸縮臂的疲勞壽命進(jìn)行了估算；采用所建立的有限元模型，，分析了伸縮臂的動(dòng)態(tài)性能。 (4)以伸縮臂的截面尺寸為優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，采用最優(yōu)拉丁方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和響應(yīng)面函數(shù)構(gòu)建起伸縮臂各響應(yīng)值與設(shè)計(jì)變量的近似模型；以伸縮臂整體質(zhì)量以及工況1和工況2下伸縮臂的第一階固有頻率作為優(yōu)化目標(biāo)，第2、3階固有頻率和伸縮臂的強(qiáng)度、剛度以及疲勞壽命作為約束，建立伸縮臂的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型；采用改進(jìn)型非支配遺傳算法（NSGA-Ⅱ）在近似模型內(nèi)進(jìn)行多目標(biāo)尋優(yōu)，完成伸縮臂的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本文的研究工作為起重機(jī)伸縮臂的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了理論依據(jù)；提出將參數(shù)化建模、有限元仿真、疲勞分析和數(shù)值尋優(yōu)算法相結(jié)合的多目標(biāo)優(yōu)化方法，也可為其它機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化研究提供參考。
【關(guān)鍵詞】：起重機(jī)伸縮臂 有限元分析 疲勞壽命 多目標(biāo)優(yōu)化 響應(yīng)面
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TH213
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 研究背景與意義13-14
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 起重機(jī)伸縮臂結(jié)構(gòu)發(fā)展概述14-15
• 1.2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的層次15-16
• 1.2.3 起重機(jī)臂架設(shè)計(jì)與優(yōu)化的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.4 基于近似模型優(yōu)化方法的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 論文研究的目的及主要內(nèi)容19-20
• 1.4 本章小結(jié)20-21
• 第2章 考慮接觸問(wèn)題的伸縮臂有限元建模研究21-34
• 2.1 引言21
• 2.2 接觸問(wèn)題的基本理論21-25
• 2.2.1 接觸問(wèn)題的基本方程21
• 2.2.2 接觸界面定義與接觸狀態(tài)判定21-23
• 2.2.3 接觸界面的定解條件和校核條件23-24
• 2.2.4 接觸問(wèn)題的有限元求解方法24-25
• 2.3 伸縮臂參數(shù)化實(shí)體模型的建立25-30
• 2.3.1 SQ200 型隨車(chē)起重機(jī)主要結(jié)構(gòu)25-26
• 2.3.2 伸縮臂工作原理26-27
• 2.3.3 參數(shù)化設(shè)計(jì)理念27
• 2.3.4 三種建模技術(shù)路線(xiàn)27-28
• 2.3.5 伸縮臂三維參數(shù)化實(shí)體模型建立過(guò)程28-30
• 2.4 考慮接觸問(wèn)題的伸縮臂有限元模型建立30-33
• 2.4.1 有限元模型的建立30-31
• 2.4.2 伸縮臂的接觸定義31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 伸縮臂靜力學(xué)分析與試驗(yàn)研究34-44
• 3.1 引言34
• 3.2 伸縮臂有限元靜力學(xué)分析34-37
• 3.2.1 使用工況分析34-35
• 3.2.2 施加載荷與約束35-36
• 3.2.3 計(jì)算結(jié)果分析36-37
• 3.3 伸縮臂應(yīng)力試驗(yàn)37-41
• 3.3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>37-38
• 3.3.2 試驗(yàn)方法與測(cè)試系統(tǒng)38
• 3.3.3 測(cè)試工況與試驗(yàn)方案38-40
• 3.3.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理40-41
• 3.4 有限元仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第4章 伸縮臂疲勞壽命評(píng)估與動(dòng)態(tài)性能分析44-56
• 4.1 引言44
• 4.2 伸縮臂疲勞壽命評(píng)估44-50
• 4.2.1 基于名義應(yīng)力法的疲勞壽命評(píng)估44-45
• 4.2.2 伸縮臂疲勞載荷譜獲取45-47
• 4.2.3 伸縮臂材料的疲勞特性47-49
• 4.2.4 伸縮臂疲勞壽命估算結(jié)果49-50
• 4.3 伸縮臂結(jié)構(gòu)模態(tài)分析50-55
• 4.3.1 模態(tài)分析基本原理與有限元求解51-53
• 4.3.2 伸縮臂結(jié)構(gòu)模態(tài)分析結(jié)果53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第5章 基于響應(yīng)面模型的伸縮臂多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)56-68
• 5.1 引言56
• 5.2 基于最優(yōu)拉丁方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的優(yōu)化參數(shù)篩選56-61
• 5.2.1 優(yōu)化參數(shù)的選取57
• 5.2.2 設(shè)計(jì)空間內(nèi)優(yōu)化參數(shù)的篩選57-61
• 5.3 伸縮臂響應(yīng)面模型的建立61-65
• 5.3.1 響應(yīng)面近似模型61-62
• 5.3.2 基于最小二乘法建立伸縮臂的響應(yīng)面模型62-63
• 5.3.3 伸縮臂響應(yīng)面模型的精度驗(yàn)證63-65
• 5.4 伸縮臂的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)65-66
• 5.4.1 優(yōu)化數(shù)學(xué)模型65
• 5.4.2 優(yōu)化結(jié)果分析65-66
• 5.5 本章小結(jié)66-68
• 結(jié)論與展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 致謝75-76
• 附錄 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄76

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：起重機(jī)伸縮臂綜合性能及其多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：431782