文档介绍：天津大学
硕士学位论文
大型起重船臂架结构拓扑优化设计研究
姓名:马玉英
申请学位级别:硕士
专业:船舶与海洋结构物设计制造
指导教师:徐慧
20070601
摘要关键词:粒子群优化算法差分进化算法拔杆式起重机臂架拓扑优化是进行港湾建设不可或缺的设备,如何在经济效益最佳的条件下进行大型的起重船设计并对现有的工程船进行改造就成为了目前国内对起重船研究的热点之一。处于起步阶段,对于结构的拓扑优化设计研究基本上是一片空白。因此,对拔杆式起重机臂架结构的拓扑优化进行研究和创新有着很大的必要性以及相当重要本论文研究内容的创新主要体现在以下两个方面:首先,本文首次提出了大进化算法相结合,形成了一种新的混合优化方法。本文在满足规范要求及使用要近年来,随着经济的迅猛发展,我国大中型港口的吞吐量已经不能满足日益发展的国际化航运要求,深水港口及人工港的扩建及改建迫在眉睫。大型起重船目前对于船用起重机臂架结构优化的对象主要集中于门式起重机和单臂起重机等;而对于能够满足大型起重要求的拔杆式起重机而言,其臂架结构优化研究尚的工程实际意义。型起重船拔杆式起重机臂架结构拓扑优化的计算模型,并依据受力与结构布置特点,以构件截面尺寸及结构布置的位置为设计变量,以设计规范对应力、强度和稳定性等的要求为约束条件,以结构重量最轻为最终优化目标提出了数学模型;其次,本文首次对粒子群优化算法提出了改进意见,并将粒子群优化算法同差分求的前提下选择了结构拓扑优化模型的约束条件及设计变量,并应用平台软件编辑了基于空间杆系有限元及混合优化算法的优化程序。考虑到优化约束条件繁多且复杂,本文提出对于显示表达的约束条件以罚函数的形式进行转化处理,而将以隐函数形式表示的约束条件在程序计算后进行了校核及验证。本文对今后的结构拓扑优化设计提供了一种新的思路,对传统优化算法进行了有效改进,并得到了验证,具有较高的理论价值和实用价值。..’
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学位论文作者签名:另易囊签字日期:幽夕年么月日学位论文作者签名:与立瓷学位论文作者签名:勾甚炙独创性声明学位论文版权使用授权书或撰写过的研究成果,也不包含为获得墨鲞盘堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解墨鲞蕉堂有关保留、使用学位论文的规定。签字日期:山口昝丛乱谌特授权鑫鲞盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检。。δ昝丛拢蛉本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签字日期:索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得导师签名:
第一章绪论随着经济的发展,生产成本在目前的结构设计中占的比重越来越大,因此优重机臂架的优化基本上还没有,由于现在对于起重要求不断增加,对该类起重机的运用也相应增多,所以对它的优化有一定的应用价值。对于拓扑优化目前国外标,以规范对应力、强度和稳定性等要求为约束条件,使用混合优化算法对臂架序中用罚函数的形式进行约束,另外一些只能用隐函数表示的在程序计算后进行校核验证。本文首次将粒子群优化算法进行了改进,并同差分进化算法结合得到混合优化算法,力图避免局部最优解问题,用编程实现,并将其应用到化设计也就成为了结构设计中很重要的一部分。本课题主要是研究的起重船拔杆式起重机臂架结构的拓扑优化设计,因为目前关于这方面的优化研究主要是针对运用较多的门式起重机臂架和单臂起重机臂架,而对有大型起重要求的拔杆式起尚处于起步阶段,国内对这方面的研究几乎没有,因此具有ǖ难芯考壑怠本论文是基于实船改造的工程项目,对起重船拔杆式起重机臂架结构进行拓扑优化,主要的目的是在船体设备不变的情况下增加起重要求。如果在原有的电力系统的条件下尽量增加起重要求,那么就要在满足规范要求的强度及稳定性的前提下尽量减轻结构的重量。参考文献恐饕J褂肁软件进行有限元计算,只能对杆件的横截面尺寸进行优化,因此在优化变量上就有了很大的局限性,其实结构的拓扑形式对结构重量的影响很大,因此本文对起重机臂架优化提出了新的解决方案:即增加了臂架的结构拓扑优化。两论文均采用相同的工况进行计算,即最危险的无风作业状态。优化结果显示,好的结构拓扑形式确实对结构重量的减轻起到很大的作用。如前所述,论文主要是针对起重船拔杆式起重机臂架结构进行拓扑优化,以杆件的横截面尺寸和臂架结构的拓扑形式为设计变量,以结构重量最轻为优化目结构进行了优化。论文首次提出了对臂架结构形式进行拓扑优化,并且用编程对其进行了实现,由于约