基于雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化法的門座式起重機(jī)臂架輕量化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注低碳經(jīng)濟(jì)、綠色環(huán)保等相關(guān)問(wèn)題，輕量化技術(shù)也越來(lái)越受到重視。以往起重機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大多采用類比設(shè)計(jì)和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，為了保證結(jié)構(gòu)安全可靠，取較大的安全系數(shù)，造成了材料的浪費(fèi)，因此對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的輕量化研究成為當(dāng)前的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容，開(kāi)展起重機(jī)的輕量化設(shè)計(jì)對(duì)促進(jìn)綠色低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也具有重要意義。而起重機(jī)臂架結(jié)構(gòu)作為其主要承載結(jié)構(gòu)，其性能的好壞起著至關(guān)重要的作用。因此對(duì)起重機(jī)臂架結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)研究具有重要的理論價(jià)值與工程實(shí)際意

2、義。
　　本文利用ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，編寫雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化法優(yōu)化算法及數(shù)值實(shí)現(xiàn)程序，利用所編寫的程序?qū)ζ鹬貦C(jī)臂架結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，得到臂架結(jié)構(gòu)材料的最優(yōu)分布形式，基于拓?fù)鋬?yōu)化后的臂架形式對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的構(gòu)型修整，最終獲得完整的臂架結(jié)構(gòu)。本文主要研究成果如下：
　　（1）首先分析了ESO方法的基本思想和原理，并給出了ESO方法的算法流程圖，在此基礎(chǔ)上指出了ESO方法在實(shí)際優(yōu)化過(guò)程中存在著的一些數(shù)值不穩(wěn)

3、定問(wèn)題。進(jìn)而將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向更為先進(jìn)的BESO方法，在ESO方法的研究基礎(chǔ)上充分剖析了BESO方法的原理。
　?。?）在ANSYS軟件中，利用ANSYS的參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，分別編寫了ESO方法和BESO方法的算法實(shí)現(xiàn)程序。利用所編寫的兩種算法程序分別對(duì)某一具體的算例進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)算例的分析，驗(yàn)證了這兩種算法程序的正確性及可行性，并從兩種方法優(yōu)化結(jié)果的對(duì)比中，證明了BESO方法比ESO方法更為先進(jìn)、可靠。<

4、br>　?。?）采用更為先進(jìn)的BESO方法從最初滿設(shè)計(jì)域的長(zhǎng)方體區(qū)域出發(fā)，對(duì)臂架結(jié)構(gòu)進(jìn)行截面形狀優(yōu)化，得到臂架截面的最優(yōu)形式為箱型結(jié)構(gòu)。為后面直接以箱型截面的臂架作為初始設(shè)計(jì)模型提供依據(jù)。
　　（4）在 ANSYS軟件中建立臂架結(jié)構(gòu)的有限元模型，利用所編寫的 BESO方法的程序?qū)Ρ奂苓M(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，得到臂架材料的最優(yōu)分布形式。對(duì)優(yōu)化后的臂架結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)型修整，建立修正后完整的臂架有限元模型并對(duì)其進(jìn)行分析與校核，通過(guò)與優(yōu)化前原臂架結(jié)