斗輪機有限元分析及前臂架結構優(yōu)化設計.pdf

1、本文以DQLK1500/2500.35斗輪堆取料機為研究對象，首先計算了整機所受載荷，分別選取三種最典型工況，即在受主要載荷、正常工作以及非正常工作工況下進行有限元力學性能分析。針對整機有限元結果分析得知，結構強度、剛度、穩(wěn)定性均滿足設計要求，但是前臂架結構強度儲備過大，不僅造成材料的浪費，而且前臂架結構自重對于整機的穩(wěn)定性具有十分顯著地影響。為改善初始設計方案，本文選用遺傳算法對前臂架結構進行優(yōu)化設計。
　　為順利實現(xiàn)斗輪堆取料

2、機前臂架結構的優(yōu)化設計問題的求解，首先運用ANSYS軟件的APDL語言建立參數(shù)化有限元模型；其次根據(jù)現(xiàn)代結構優(yōu)化設計理論和優(yōu)化設計的一般方法，構建了以結構截面主要尺寸為優(yōu)化設計變量，結構總質量為目標函數(shù)，所有工況下結構最大應力為狀態(tài)變量，設計要求為約束條件的優(yōu)化設計數(shù)學模型；鑒于所構造的優(yōu)化模型變量多，可行域不連續(xù)，計算量較大的特點，統(tǒng)籌考慮后選用遺傳算法求解該優(yōu)化問題。借鑒以往成果和試值法設定運行過程中的遺傳算子，包含進化演算過程種群

3、規(guī)模、選擇率、交叉率、變異率，以及收斂條件進化代數(shù)；最后融合結構分析軟件ANSYS以及數(shù)值計算軟件MATLAB中已有的遺傳算法工具箱函數(shù)，利用VB語言實現(xiàn)多程序集成，并順利求得最優(yōu)解。
　　在使用遺傳算法求解結構優(yōu)化設計問題時，遺傳算子取值靈活性較大，對求得最優(yōu)解結果也會有一定程度的影響。為深入探討遺傳算子對優(yōu)化結果的敏感度，在本文優(yōu)化問題的求解過程中，特選取不同的遺傳算子，求得相應的最優(yōu)值。研究結果表明：（1）運用遺傳算法求解結

4、構優(yōu)化設計問題時，遺傳算子取值不同，對優(yōu)化結果有影響；（2）當遺傳算子取值不同時，優(yōu)化設計問題中的目標函數(shù)總是保持下降的趨勢，相應的適應度值總是不但增大，優(yōu)秀的個體將被保留，適應性差的個體很快被淘汰掉，符合自然界“優(yōu)生劣汰”生存法則；（3）在遺傳算法進化迭代過程中，作為狀態(tài)變量的結構最大應力并非單調逼近許用應力值，而是存在一定的起伏，這與遺傳算法中變異的隨機性、不確定性高度吻合。
　　結合遺傳算法求得理論最優(yōu)解，進一步根據(jù)實際機械