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.pdf

1、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。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)

2、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

3、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;