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《武汉理工大学》 2011年
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基于遗传算法的船用甲板起重机臂架结构优化设计

彭菁菁  
【摘要】:船用甲板起重机是一种专门在水上从事起重作业的工程船舶起重机,其应用非常广泛。近年来随着海上石油开发,需要依靠特大型的起重机来完成钻井平台的建设与安装。为了适应船舶大型化对装卸速度的迫切需要,各种起重机正向高效、大型化的方向发展。这些都导致起重机的尺寸不断增大,载荷和自身重量不断增加。臂架是船用起重机把吊重传递到回转平台的主要构件,它承受着起重机的各种外部载荷,除了自身必须满足强度、刚度和稳定性的要求,还对整机的自重、稳定性及整机性能有着重要影响。随着船用甲板起重机日趋大型化,其臂架的重量也不断的增大,耗钢量剧增。臂架结构设计的是否合理,将直接影整机的各项性能。在满足起重机臂架结构相关设计规范的条件下尽量减轻臂架的重量,具有很大经济价值和社会效益。因此对船用甲板起重机臂架结构进行合理的力学分析和优化设计是非常必要的。 本文以300t船用甲板起重机设计项目为背景,运用大型通用有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言APDL建立臂架结构专用分析程序,实现臂架结构参数化建模、静力学分析和模态分析,输出应力应变结果并提取各阶模态固有频率,绘制相应的振型图的全过程。通过分析发现原有设计的不合理之处并及时调整。以结构优化设计理论为基础,建立臂架结构的优化数学模型。确定以臂架结构质量最轻为优化目标,建立了目标函数文件,选取了臂架结构12个设计参数为优化变量,同时考虑臂架需满足的强度、刚度、稳定性和几何约束条件建立了约束方程。运用遗传算法工具箱实现臂架结构优化设计,得到各变量优化值。对最优解圆整处理,得到臂架结构各参数优化后的最终结果。代入臂架有限元分析专用程序验证优化结果的正确性。 通过对船用甲板起重机臂架结构进行优化设计,可以在满足相关规范条件下使结构的重量更轻,提高结构设计的科学性,为同类产品的设计提供了提论依据,具有一定的参考价值。可以预见结合遗传算法的优化设计将越来越得到重视,在各行业的应用也会越来越多。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH21

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