本文關(guān)鍵詞：港口門(mén)座起重機(jī)四連桿組合臂架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

  更多相關(guān)文章： 起重機(jī) 優(yōu)化設(shè)計(jì) 遺傳算法 有限元法 ANSYS

【摘要】：隨著港口物流事業(yè)的發(fā)展,作為港口裝卸機(jī)械中常用的機(jī)型之一的門(mén)座起重機(jī)的需求量快速提高,起重機(jī)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)手段也有了很大程度上的革新。20世紀(jì)以來(lái)隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,起重機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)越來(lái)越受到工程設(shè)計(jì)人員的重視。起重機(jī)械結(jié)構(gòu)約占整機(jī)自重的60%,因此結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),減輕起重機(jī)技金屬結(jié)構(gòu)的自重是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。傳統(tǒng)的優(yōu)化算法有很大的局限性,隨著優(yōu)化問(wèn)題的日趨復(fù)雜,很多問(wèn)題難以解決。近年來(lái)仿生工程的發(fā)展,人們提出了一些不依賴(lài)于問(wèn)題本身的搜索方法,遺傳算法作為其中一種在許多領(lǐng)域得到了廣泛研究和應(yīng)用。有限單元法的應(yīng)用是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)史上的一大突破,他給出了精確求解復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布的方法。ANSYS是一款通用的有限元分析軟件,受到了很多設(shè)計(jì)人員的青睞。 本文以16t-30m門(mén)座起重機(jī)為研究對(duì)象,在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,提取四連桿組合臂架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)外形尺寸參數(shù)。運(yùn)用材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)的相關(guān)計(jì)算方法,建立臂架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型。運(yùn)用MATLAB遺傳算法工具箱,實(shí)現(xiàn)臂架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),輸出優(yōu)化結(jié)果。運(yùn)用大型通用有限元分析軟件ANSYS,建立臂架系統(tǒng)的APDL參數(shù)化模型,驗(yàn)算遺傳算法優(yōu)化結(jié)果的可行性,并以遺傳算法的優(yōu)化結(jié)果為迭代初始值,基于一階優(yōu)化方法進(jìn)一步對(duì)臂架系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。經(jīng)圓整后,輸出最終優(yōu)化結(jié)果,達(dá)到提高起重機(jī)設(shè)計(jì)效率的目的。 通過(guò)兩種優(yōu)化方法的結(jié)合,可以在滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范條件下,使結(jié)構(gòu)的重量更輕,截面尺寸參數(shù)更為合理,提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性,為同類(lèi)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù),具有一定的參考價(jià)值�？梢灶A(yù)見(jiàn)結(jié)合遺傳算法和有限單元法的優(yōu)化設(shè)計(jì)將越來(lái)越受到重視,在各行各業(yè)的應(yīng)用也越來(lái)越多。
【關(guān)鍵詞】：起重機(jī) 優(yōu)化設(shè)計(jì) 遺傳算法 有限元法 ANSYS
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：U653.921;TH213.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究目的和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)態(tài)10-13
• 1.2.1 起重機(jī)結(jié)構(gòu)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法11-12
• 1.2.2 遺傳算法在機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用12-13
• 1.3 課題研究?jī)?nèi)容13-15
• 第2章 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論及相關(guān)技術(shù)15-23
• 2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)理論15-18
• 2.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)15-16
• 2.1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和準(zhǔn)則16
• 2.1.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的步驟16-18
• 2.2 基于遺傳算法的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)18-22
• 2.2.1 遺傳算法的基本原理19-20
• 2.2.2 遺傳算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程20-22
• 2.3.3 遺傳算法應(yīng)用的關(guān)鍵22
• 2.3 本章小結(jié)22-23
• 第3章 組合臂架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型23-44
• 3.1 最優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型23-24
• 3.2 16t-30m門(mén)座起重機(jī)簡(jiǎn)介24-32
• 3.2.1 門(mén)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)24-26
• 3.2.2 臂架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)提取26-29
• 3.2.3 組合臂架結(jié)構(gòu)金屬材料29-30
• 3.2.4 臂架系統(tǒng)載荷和載荷組合分析30-32
• 3.3 組合臂架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型32-43
• 3.3.1 設(shè)計(jì)變量的選取32-33
• 3.3.2 目標(biāo)函數(shù)的建立33-34
• 3.3.3 約束方程的確定34-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 組合臂架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的遺傳算法實(shí)現(xiàn)44-56
• 4.1 MATLAB遺傳算法工具箱簡(jiǎn)介44-45
• 4.2 遺傳算法工具箱使用步驟45-49
• 4.2.1 M函數(shù)的編制和函數(shù)句柄45-46
• 4.2.2 啟動(dòng)遺傳算法工具箱46-47
• 4.2.3 優(yōu)化問(wèn)題的定義47-48
• 4.2.4 選項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置48-49
• 4.3 基于遺傳算法的組合臂架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)49-55
• 4.3.1 象鼻梁和大拉桿結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)50-53
• 4.3.2 臂架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)53-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第5章 基于ANSYS組合臂架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)56-76
• 5.1 ANSYS簡(jiǎn)介56-57
• 5.2 基于ANSYS的優(yōu)化設(shè)計(jì)57-60
• 5.2.1 基于APDL的優(yōu)化設(shè)計(jì)概念57-58
• 5.2.2 基于APDL的優(yōu)化計(jì)算方法58
• 5.2.3 基于APDL的優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程58-60
• 5.3 基于APDL的組合臂架結(jié)構(gòu)分析60-64
• 5.3.1 組合臂架結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元模型的建立60-62
• 5.3.2 組合臂架結(jié)構(gòu)有限元分析結(jié)果62-64
• 5.4 基于APDL組合臂架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)64-75
• 5.4.1 狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)的選取65-66
• 5.4.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)的APDL程序開(kāi)發(fā)66-72
• 5.4.3 優(yōu)化結(jié)果的分析與驗(yàn)證72-75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 第6章 總結(jié)和展望76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文與參加的科研項(xiàng)目82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：990941