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基于组合优化算法的门式起重机计算机模型研究.doc

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基于组合优化算法的门式起重机计算机模型研究基于组合优化算法的门式起重机计算机模型研究太原科技大学机械电子工程学院 徐格宁 周 科摘 要:针对通用门式起重机结构模型的复杂情况,相应的优化算法单一、通用性差、优化效率低。以双梁门式起重机为研究对象,结合当前流行的面向对象技术建立优化类模型库和优化方法库,采用先进的组合优化策略,建立基于组合优化算法的计算机模型,在 VC++环境下实现了软件开发。经过测试数据的对比,组合优化算法大幅度提高了起重机优化的准确性和效率。关键词:门式起重机;结构优化;计算机模型;研究Abstract: Inviewofcomplexityofstructuremodelofgantrycrane,optimizationalgorithmbeingsingle,pooruniver2salityandlowefficient, thepapertakesdouble-girdergantrycraneastheresearchobjective, outlineshowtheopti ummodeldatabaseisbuiltbymeansofobject-orientedtechnology, andhowthecomputingmodelisestablished, basedoncombinedopti izationalgorithmandadvancedcombinedoptimizationpolicy. ThisapproachcanmakesotftwaredevelopmentpossibleinVC++circumstance. Thetestdatashowsthatthecombinedoptimizationalgorithmcansignificantlyiprovetheaccuracyandtheefficiencyofoptimaldesignforthecrane.Keywords: gantrycrane; structureoptimization; computingmodel; research通用门式起重机 (以下简称门机) 在港口、 2 目标函数min (QX)货场随处可见, 其用途非常广泛。在满足使用性的前提下, 对门机结构进行优化设计, 可使其质 以整机质量 QX为目标函数, QX 由主梁质量量最轻、用钢材量最少, 有效的降低生产成本。 2QX(1) 支腿质量 2QX(2) 下横梁质量 2QX(3)现在的优化算法多种多样, 从传统的数值方法到 马鞍质量 2QX (4) 求和得到, 使 QX 在满足约束的情况下最小。即: min(QX) =min[2QX(1) +现代“智能算法”各有特点, 有的收敛速度快但2QX(2) +2QX(3) +2QX(4)],注: 2QX(1) 是 2 容易局部最优, 能达到全局最优的往往速度较慢。在建立计算机模型时充分考虑各优化方法的特点, 根主梁的质量, 其他类似。建立相对高效的算法模型,并参考软件工程理论, ( ) σ σ采用面向对象技术, 用类、对象、封装来实现算 3 约束条件 G X =1- /[ ]≥0 法结构,使优化程序更有通用性, 改变以前一对 约束包括性能约束和几何约束。性能约束需一的优化方式, 提高算法的复用性。 要满足强度、刚度、稳定性等, 几何约束需要尺寸变量满足用户定义的尺寸范围。主要约束有:1 门机的设计变量 X 跨中最大正应力; 跨中主腹板与翼缘焊缝处最大如图 1 所示, 门机的设计变量分别为: X 主 组合应力; 跨中腹板最大剪应力; 悬臂根部的最1 大正应力; 悬臂根部腹板与翼缘焊缝组合应力;梁盖板宽度; X2 主梁腹板高度; X3 支腿上截面高度; X 支腿下截面宽度; X 支腿下截面高度; X 悬臂根部腹板最大剪切力; 主梁跨中静刚度; 悬4 5 6 臂端静刚度; 跨中动刚度; 悬臂端动刚度; 门架下横梁截面高度; X7 马鞍截面宽度; X8 下横梁最平面支腿上端截面的强度与稳定性的当量应力;小截面宽度; X9主梁盖板厚度; X10 主梁主腹板厚门架平面支腿中部截面的强度与稳定性的当量应度; X11 主梁副腹板厚度; X12 支腿盖板厚度; X13 支力; 支腿平面内, 支腿中部的强度与稳定性在支腿腹板厚度; X14 下横梁盖板厚度; X15 下横梁腹板腿中部的当量应力; 支腿平面内, 支腿下部的强厚度; X16 马鞍盖板厚度; X17 马鞍腹板厚度。 度与稳定性在支腿下部的当量正应力; 门架平面— 16 — 《起重运输机械》 2009 (5) 图 1 门机设计变量 X 的位置示意图()和输出函数 OUTPUT( ) 计算后就得出优化变内的动刚度;
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