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《太原科技大学》 2018年
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基于飞蛾火焰算法的桥式起重机主梁可靠性优化设计

黄双云  
【摘要】:起重机被人们誉为“力与美的象征”,是降低体力劳作,加快工程作业,实现安全稳定生产的起重运输设备。金属结构作为主要承载部件,是起重机的“骨架”,主要承受和传递工作载荷、自然载荷以及本身结构自重,因此,其合理的设计对整机性能起着至关重要地作用。传统起重机结构设计是确定性设计,工程实际中,起重机结构参数通常存在不确定性,而可靠性分析能够处理参数的不确定性。非概率可靠性用区间模型来定义参数的不确定性,其不需要过多的数据而又能准确地衡量结构可靠性的优势,使得非概率可靠性在工程实践中获得迅速的推广。以区间模型的可靠性分析为基础,提出基于飞蛾火焰算法的非概率可靠性对起重机进行优化设计。(1)通过分析飞蛾火焰算法的基本原理,对算法中蛾群行为存在大量随机状态,需反复试探,耗时较长的缺陷,改进了火焰数量更新机制以及赋予飞蛾学习能力,提出了一种新的自适应-学习型飞蛾火焰算法。(2)以非概率可靠性区间模型理论为基础,研究基于飞蛾火焰算法的区间模型非概率可靠性指标的计算,结合惩罚函数法中将约束优化转化为无约束优化的思想,对目标函数进行改进,使其更利于优化计算。(3)以控制变量法为基础,探究极限状态函数中设计变量的区间离散度对非概率可靠性指标的影响,推导出了设计点、均值、区间离散度、可靠性指标四者之间的函数关系式,建立了离散度与可靠性指标之间的数学模型。(4)针对双层嵌套优化设计中的可靠性优化设计,分别采用MATLAB内部Vpasolve函数、改进型飞蛾火焰算法分析内层可靠性、优化外层结构,建立基于改进型飞蛾火焰算法的可靠性优化设计模型。本文以飞蛾火焰算法为基础,考虑起重机结构参数的不确定性因素,对起重机主梁进行了非概率可靠性优化设计。优化结果表明,起重机主梁横截面积随可靠性要求提高而增高,并成功寻找到起重机的成本与可靠性要求的最佳平衡点。所述方法可直接应用于工程实际中的结构可靠性优化设计中,具有重要的价值。
【学位授予单位】:太原科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TH215

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