基于MSC.Patran/Nastran的桥式起重机主梁优化设计

针对现行主梁设计中存在的结构笨重、材料浪费严重的问题,基于MSC.Patran平台,构造某型桥式起重机箱型主梁模型,应用MSC.Nastran对其进行结构和受力分析;以主梁各板厚度为优化变量,以强度和刚度指标为约束,应用MSC.Nastran提供的优化方法,进行以主梁结构轻量化为目标的优化计算,得到合理的优化结果。对我国桥式起重机的现行设计方法进行了一些改进和探索。     

气动载荷作用下复合材料风力机叶片结构优化设计

针对复杂构形的复合材料风力机叶片内部结构,采用新设计的2 MW风力机叶片,基于等代设计法对其进行复合材料初始铺层设计;建立完整的叶片有限元参数化模型;基于修正的动量叶素理论,提出一种适用于叶片结构设计与优化的新的流固耦合方法;建立叶片优化数学模型,以叶片质量最小为优化目标,以层合板厚度、主梁位置等作为优化设计变量,采用粒子群算法与有限元法结合的策略对复合材料风力机叶片进行优化设计。优化结果表明,相比初始叶片,优化后的叶片质量有了较大的减少,而且以优化设计方案二(叶片主梁位置可变作为优化设计变量之一)的结果尤为明显。该研究对于风力机叶片结构设计及优化具有重要的指导意义,使风力机翼型、叶片及结构参数化一体化设计成为可能。     

基于改进遗传算法的架廊机主梁结构优化

为了在保证架廊机强度、刚度和侧向屈曲稳定性等基础上,减小架廊机的自身质量,文中基于改进遗传算法对架廊机主梁结构进行了优化设计与力学性能分析。通过对架廊机主梁载荷工况分析,在ABAQUS软件平台上建立了主梁有限元模型,对优化前主梁的强度和刚度进行了分析。在此基础上,以单节段主梁为研究对象,采用基于精英策略的改进遗传算法建立了主梁结构优化模型,通过MATLAB软件求解获得了优化后的主梁横截面几何参数。最后,建立了优化后主梁的有限元模型并进行受力分析。结果表明：通过结构优化设计实现了主梁自身质量减小11.5%,同时保证了主梁的强度和刚度等性能,满足架廊机的设计要求。     

基于有限元法的某卡车车架优化设计

以Hyperworks软件为平台,建立某卡车车架有限元分析模型,并进行了相应的试验验证。再针对车架第一、五横梁进行拓扑优化,最后对主梁进行尺寸优化,得出最优化的车架结构。结果表明:计算结果与试验结果相吻合,验证了模型的正确性。根据拓扑优化结果,第一、五横梁侧面多个圆孔调整为单个椭圆孔结构,质量减少0.53%;由尺寸优化得,主梁厚度减小了3mm,主梁质量减少8.74%。与原始车架相比,最终优化后车架的刚度变化不大,最大应力增加了0.15%,最大应力的位置由第三横梁转移到主梁,满足设计要求。     

基于动态仿真的火箭弹定心部结构优化设计方法

为寻求能够降低初始扰动的火箭弹定心部结构的合理设计参数,以固定基础不同时离轨大长细比火箭弹为研究对象,对其发射过程中定心部在导轨上的运动过程进行分析,建立弹轨相互作用的动态仿真模型以获得离轨姿态。在此基础上建立以减小离轨扰动角为目标,以定心部结构参数为设计变量,在边界和性能约束下的优化模型,经实例优化分析得到的计算结果表明,定心部结构参数的优化设计可在较大程度上改善火箭弹的离轨姿态,优化方法合理有效,对火箭弹定心部的结构设计有一定指导意义。     

基于有限元分析的起重机主梁结构设计与优化

以32T门式起重机箱型主梁为研究对象,运用经典强度理论对主梁进行结构设计,并利用NX完成其三维实体建模,导入ABAQUS有限元软件中进行静力学分析,对小车满载运行至主梁跨中和悬臂端两种工况进行静强度和刚度分析。在此基础上,对主梁截面的几何参数进行优化处理,并对其优化后的力学模型进行模态分析,提取其前6阶模态固有频率及振型,分析主梁工作中产生的振动情况,验证优化结果,研究成果可为起重机金属结构的设计和改进等提供良好的参考依据。     

桁架起重机主梁强度分析与结构优化

文中通过对某门型起重机主梁力学特性的分析,考虑主梁起吊工作载荷是在主梁轨道上的移动载荷,应用有限元软件ANSYS对现有主梁进行了强度分析,计算分析结果表明其强度过于富裕,进而以主梁几种主要型钢结构参数设计变量,运用ANSYS APDL语言编制了结构优化程序,主梁结构优化结果表明,其应力分布更加合理,最大应力下降4.8%,整体重量下降16%,最大挠度上升50%,仍然符合设计标准.     

基于响应面模型的刀口金属密封结构稳健设计

密封是危险品包装容器设计中的重要环节,合理确定密封结构设计参数是实现可靠密封的前提。基于有限元仿真,通过单因素数值试验分析,确定满足密封判据的刀口金属密封结构设计参数取值范围。采用均匀设计建立以设计参数为变量,有效密封面宽及最大接触压力为响应的二阶响应面模型,针对设计参数的扰动,结合多目标优化方法,在优化模型上增加表征目标函数稳健性的灵敏度附加项,并对约束条件进行稳健可行性调整,通过求解,得到结构较稳健的设计参数组合。     

桥式起重机主梁多工况拓扑优化设计研究

利用HyperMesh前处理软件与OptiStruct求解器,以体积分数与静态位移为约束,以三种典型静态工况下对应的最小柔度为目标函数,基于SIMP变密度法与数学折衷规划优化法,建立了桥式起重机偏轨箱形主梁多工况拓扑优化模型.经有限元分析计算后得到了同时满足多种工况载荷的起重机主梁拓扑结构.根据拓扑优化结果设计出主副腹板新型开孔式结构,随后进行了主梁重构后强度、刚度与稳定性的有限元分析验证.实现了对偏轨箱形主梁经拓扑优化后合理减重的目的,为起重机主梁的结构创新设计提供了一定指导.     

某10t门式起重机箱形主梁结构设计计算

针对某10t门式起重机箱形主梁的结构进行了分析计算,主要包括主梁截面几何特性、强度、静刚度及稳定性等参数,保证了主梁结构的安全性,为类似工况的结构设计提供一定的参考。     

基于Hypermesh门式起重机优化主梁可行性仿真分析

针对某门式起重机主梁进行拓扑优化设计,得到主梁腹板材料分布的整体方案,并根据新方案详细设计了门式起重机主梁结构。然后对优化后的主梁结构进行了虚拟试验,分析表明基于拓扑优化设计的门式起重机主梁满足刚度和强度的设计要求。采用虚拟试验的研究方法,验证了优化设计方案的可行性,为门式起重机主梁的结构设计提供了一个高效的验证途径。     

特大型龙门吊主梁结构优化设计

分析特大型龙门吊主梁的结构形式,基于等强度的设计理念,提出一种基于遗传算法的主梁结构优化方法;建立主梁结构优化的数学模型,以结构重量最小作为优化目标,对主梁进行结构优化,输出优化结果;对优化后的主梁进行有限元建模,添加约束与多工况载荷,分析主梁的挠度与应力值情况;对有限元分析结果进行分析,验证优化的正确性,为主梁结构进一步优化提供重要依据。     

桥式起重机箱型主梁周期性拓扑优化设计

桥式起重机主梁长度方向尺寸远大于高度和宽度方向,常规的拓扑优化方法无法获得清晰的、周期性的拓扑形式或求解困难。为了实现桥式起重机主梁的拓扑优化,得到具有周期性的、易于加工的结构拓扑形式。把主梁优化域划分成若干个子域,构建子域与优化域之间的关系。建立以优化域内单元相对密度为设计变量、以体积约束下最小柔度为目标函数的主梁周期性拓扑优化数学模型。在主梁强度和静态刚度准则下开展主梁周期性拓扑优化应用研究。结果表明,在优化过程中,各子域内同时出现孔洞,且具有周期性。直到周期性拓扑优化结束,获得具有类似“桁架式”结构的拓扑形式。子域数目取值不同时,均可获得周期性的拓扑形式,且具有良好的一致性和工艺性。为桥式起重机结构轻量化研究提出一种可行的方法。     

龙门起重机金属结构的多目标动态优化

针对龙门起重机金属结构动态特性的复杂性和非线性,综合考虑龙门起重机金属结构设计中尺寸参数及起升载荷的不确定性,利用参数化有限元模型和试验设计方法,在龙门起重机金属结构动态系统中,建立了设计变量和动态参数间的关系。通过运用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),寻求桁架梁尺寸及节间布置最优化方案,并满足低应力、高固有频率及轻量化的要求,在构建高精度的响应面近似模型的基础上,运用Monte-Carlo模拟技术对优化方案的鲁棒性进行了评价。结果表明,该优化方法有效地实现了龙门起重机的动态结构优化,显著提高了其设计质量和效率。     

桥式起重机桥架结构参数优化

介绍了基于系统分析的双梁桥式起重机桥架结构优化设计方法。在对主、端梁进行全面受力分析的基础上建立了桥式起重机桥架结构的优化数学模型，采用MATLAB进行优化处理，最终得到满意的结果。     

基于整数编码遗传算法改进的起重机主梁优化

轻量化是起重机的发展趋势之一,利用优化技术减轻主梁质量是其关键而有效的方法之一。首先,综合考虑主梁设计模型中变量的离散性与连续性以及各类约束,对传统主梁优化模型进行了补充与改进;然后,对传统的整数编码遗传算法进行了改进,保留了选择、交配、变异操作产生的群体,扩大了搜索空间,能够处理新的主梁优化模型中设计变量取值区间不同、变量间有约束的情况;最后,以浙江省某企业的QD型起重机为实例,利用改进的整数编码遗传算法对主梁进行了优化求解,同时通过与现有算法的比较,优化模型的有效性和算法的收敛稳定性得到了验证。     

基于改进果蝇算法的桥式起重机金属结构优化设计

以通用桥式起重机箱形主梁金属结构为研究对象,针对现阶段桥式起重机金属结构在优化方法方面存在的易陷入局部最优、搜索时间较长等问题,在研究果蝇算法及传统优化算法搜索方式的基础上,将果蝇算法进行了适当的改进,利用果蝇算法高效的全局寻优能力,并结合传统优化算法的稳定性,提出了一种新的具有较高搜索效率的优化方法,将该方法运用到50 t/20 m双梁桥式起重机主梁金属结构轻量化设计之中。计算结果表明,该方法可以加速优化算法的收敛速度,具有良好的优化性能,证明了文中所提方法适合进行起重机金属结构轻量化设计,为起重机金属结构的轻量化研究提供了一种新的高效的设计手段。     

Layout optimization of box girder with RBF-NNM-APSO algorithm

The layout optimization problem of complex box girder structure is solved with a new method RBF-NNM-APSO formed with the digital neural network model (NNM) of radial basis function (RBF) and adaptive particle swarm optimization (APSO) algorithm in this paper. The optimized surrogate model is proposed and applied to the configuration optimization of heavy-duty box girder of casting crane for improving the mechanical properties of the optimized object and expediting proceedings. First, the parametric command flow finite element numerical model of box girder is established. The RBF neural network is trained by constructing a mixed orthogonal experimental table of parameters, and the relationship between the design variables and the maximum stress and deformation is established. Subsequently, the trained RBF neural network design scheme is optimized by APSO algorithm. Finally, on the premise of not increasing the total mass, a new layout form of box girder is obtained.