門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)建模與組合優(yōu)化方法研究及CAD系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、本文闡述了優(yōu)化設(shè)計(jì)的建模、CAD系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用的趨勢，并進(jìn)一步分析了目前在門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化建模中的缺陷與不足。由于起重機(jī)優(yōu)化中存在大量的約束，造成優(yōu)化變量的可行域非常復(fù)雜，而最優(yōu)解往往在可行域的邊界上，所以傳統(tǒng)的優(yōu)化方法存在難以獲得全局最優(yōu)解的缺點(diǎn)。這些優(yōu)化設(shè)計(jì)的缺陷與不足，使得門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的準(zhǔn)確性和效率較低。從軟件工程的角度考慮，優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊化程度不夠，可移植性差。因此，迫切需要采用更加穩(wěn)定可靠的組合優(yōu)化策略和優(yōu)化設(shè)計(jì)模

2、塊來構(gòu)建門機(jī)CAD系統(tǒng)，能夠更好的縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的競爭力和技術(shù)創(chuàng)新能力。傳統(tǒng)的優(yōu)化方法具有一定的局限性，如需要梯度信息、凸規(guī)劃、單峰問題等等。而在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中存在著各種高度復(fù)雜的優(yōu)化問題，這類復(fù)雜優(yōu)化問題用傳統(tǒng)的方法難以求解，因此多年來人們一直在努力尋找能夠處理這類問題的高效的、更穩(wěn)健的全局最優(yōu)化技術(shù)。針對當(dāng)前多極值函數(shù)全局尋優(yōu)問題中，各種全局優(yōu)化算法具有全局尋優(yōu)能力但不能確保尋到全局最優(yōu)的狀況，本文在研究

3、混合離散變量優(yōu)化設(shè)計(jì)（MDOD）、遺傳算法（GA）、正交網(wǎng)格法（NET）和罰函數(shù)法（SUMT）的基礎(chǔ)上，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和多線程機(jī)制提出了一種新的并行組合優(yōu)化策略。該策略將MDOD、GA、NET和SUMT采用多線程通信機(jī)制進(jìn)行組合，充分利用SUMT算法簡單且局部搜索穩(wěn)定，GA、NET法全局搜索穩(wěn)定，MDOD優(yōu)化效率高的特點(diǎn)協(xié)同尋優(yōu)。由于新算法具有強(qiáng)優(yōu)弱劣的組合機(jī)制，強(qiáng)化了各自的優(yōu)點(diǎn)，弱化了各自的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)制的融合，達(dá)到了行為和結(jié)構(gòu)的

4、互補(bǔ)，從而可以獲得較好的尋優(yōu)效率和尋優(yōu)效果。 本研究以Visual C++6.0為軟件開發(fā)平臺，以整機(jī)重量最輕為目標(biāo)函數(shù)，確定主梁、支腿的8個(gè)優(yōu)化變量，以強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性為約束，確定40個(gè)約束函數(shù)，建立門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)模型。把MDOD、GA、NET、SUMT和組合算法封裝成一個(gè)類，應(yīng)將類運(yùn)用與CAD系統(tǒng)開發(fā)中。經(jīng)過數(shù)據(jù)測試和分析，組合算法能夠更大地降低門式起重機(jī)的制造成本，達(dá)到提高整機(jī)性能和經(jīng)濟(jì)效益，減少能源