大跨度雙梁橋式起重機(jī)動剛度分析及優(yōu)化.pdf

1、近年來，我國橋式起重機(jī)在大噸位和大跨度方面的需求與日俱增，結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)是起重機(jī)制造材料剛強(qiáng)度水平大幅提升形勢下的必然要求。同時(shí)為了提高暴露在振動環(huán)境下的起重機(jī)操控人員的舒適性和其作業(yè)效率，起重機(jī)設(shè)計(jì)過程中必須要考慮振動幅值及振動衰減時(shí)間因素，因此針對現(xiàn)代起重機(jī)動剛度的分析與優(yōu)化工作顯得尤為重要。
　　本文首先利用三維建模軟件AutoCAD建立某雙梁大跨度單小車橋式起重機(jī)的全鋼結(jié)構(gòu)模型，基于Hypermesh網(wǎng)格生成平臺對簡化后

2、的起重機(jī)幾何模型進(jìn)行了拓?fù)浜侠淼木芫W(wǎng)格劃分?；谀_本語言Python對Abaqus進(jìn)行了二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模。從而建立了大跨度橋式起重機(jī)主梁的有限元仿真模型并對仿真模型進(jìn)行了校核;
　　其次對大跨度橋式起重機(jī)的靜態(tài)剛強(qiáng)度和動剛度進(jìn)行了分析，并對橋式起重機(jī)動剛度主要影響因素進(jìn)行了分析:基于Abaqus中Frequency子步分析了小車位置和端梁支撐剛度影響下起重機(jī)前六階的模態(tài)特征和模態(tài)頻率。分析了起重機(jī)動剛度

3、的值及各因素的影響機(jī)理;
　　然后對橋式起重機(jī)動剛度優(yōu)化數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了建立:基于腳本語言Python對Abaqus主梁參數(shù)化建模和動靜態(tài)特性計(jì)算，并對系統(tǒng)的分析結(jié)果進(jìn)行篩選和提取，最終成功地將起重機(jī)主梁尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)過程集成到多學(xué)科設(shè)計(jì)平臺ISight，選用ISight平臺的多島遺傳算法對優(yōu)化數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解尋優(yōu);
　　最后，基于ISight平臺對某48m大跨度雙梁橋式起重機(jī)進(jìn)行動剛度和質(zhì)量的雙目標(biāo)優(yōu)化，通過設(shè)立目標(biāo)函數(shù)、約

4、束條件和多島遺傳算法相關(guān)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的自動求解，獲得主梁截面尺寸的最優(yōu)解，從而達(dá)到改善動態(tài)性能和結(jié)構(gòu)輕量化的目標(biāo)。
　　最終優(yōu)化結(jié)果顯示:系統(tǒng)動剛度從原來的2.27Hz增加至2.67Hz，增加幅度到17.62％，結(jié)構(gòu)重量從原來的55.88ton降至52.58ton，降低幅度達(dá)5.91％。本文最終獲得的結(jié)果為能同時(shí)滿足起重機(jī)強(qiáng)度、剛度和動態(tài)特性和輕量化需求的最優(yōu)解，這能為橋式起重機(jī)的主梁動靜特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供方法支持，最