120噸龍門起重機(jī)結(jié)構(gòu)分析及基于遺傳算法的主梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、龍門起重機(jī)廣泛應(yīng)用于社會生產(chǎn)和生活中的各個領(lǐng)域。本文所研究的120t龍門起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)的重量占整機(jī)重量相當(dāng)大的比重，在整個起重機(jī)設(shè)計中占有重要地位。其金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計的優(yōu)劣及力學(xué)性能直接決定了起重機(jī)的工作能力和工作質(zhì)量；因此，起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計顯得尤為重要，對起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計的研究是很有現(xiàn)實意義的。
　　本文首先研究了目前國內(nèi)外龍門起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢，根據(jù)要求對龍門起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了較深入的理論研究。利用ANSYS軟

2、件進(jìn)行仿真模擬，計算了它的強度、剛度、穩(wěn)定性并且進(jìn)行了模態(tài)分析。在此基礎(chǔ)上，運用遺傳算法對龍門起重機(jī)主梁鋼結(jié)構(gòu)建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化，完成龍門起重機(jī)主梁截面尺寸的優(yōu)化設(shè)計，對優(yōu)化后結(jié)果進(jìn)行分析處理，在ANSYS中重新建模和分析，把分析結(jié)果和優(yōu)化前結(jié)果進(jìn)行比較，并驗證優(yōu)化后結(jié)構(gòu)的強度、剛度、穩(wěn)定性及固有頻率。在理論基礎(chǔ)上與實際相結(jié)合，本文具體內(nèi)容分為以下幾個部分：
　　①分析、研究龍門起重機(jī)工作機(jī)構(gòu)以及主要鋼結(jié)構(gòu)的截面特點，建立有

3、限元模型，對龍門起重機(jī)在六個最危險工況進(jìn)行了有限元的靜力學(xué)分析，按照《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》中的要求，驗證其強度、剛度和穩(wěn)定性。接著進(jìn)行模態(tài)分析得出前十階振型圖。最后計算了起重機(jī)的穩(wěn)定力矩和傾覆力矩，驗證龍門起重機(jī)的抗傾覆穩(wěn)定性。
　?、诟鶕?jù)龍門起重機(jī)的結(jié)構(gòu)特點，對起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)簡化，以單根主梁的重量為目標(biāo)函數(shù)，以主梁的高度、寬度及個桁架桿的截面參數(shù)為設(shè)計變量，以各桿件的強度和剛度為約束條件，來建立主梁的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，運用遺傳算

4、法進(jìn)行了優(yōu)化計算。得到各個設(shè)計變量的最優(yōu)值，達(dá)到了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的。
　?、蹖⑦z傳算法優(yōu)化分析得出的結(jié)果按照相關(guān)的型鋼參數(shù)進(jìn)行圓整，重新建立有限元模型，再次在ANSYS中進(jìn)行仿真分析，對龍門起重機(jī)的強度、剛度、穩(wěn)定性進(jìn)行驗證并與優(yōu)化前的分析結(jié)果進(jìn)行比較，優(yōu)化后的整體重量比優(yōu)化前的重量降低了11.4％。
　　本文結(jié)合優(yōu)化設(shè)計方法和有限元分析，對現(xiàn)行起重機(jī)機(jī)設(shè)計方法做了一定的改進(jìn)和探索，為起重機(jī)的設(shè)計和優(yōu)化提供了一定的輔助和參考作