基于模糊隨機可靠性的塔式起重機結構系統(tǒng)優(yōu)化設計.pdf

1、近年來，我國塔式起重機的產量迅猛增長，但由于設計制造水平的局限，以及塔機的使用環(huán)境復雜多樣，使產品的可靠性難以保證，事故頻發(fā)。本文從塔機結構系統(tǒng)可靠性角度出發(fā)，考慮了結構設計中存在的模糊隨機因素，采用模糊優(yōu)化的思想建立了基于模糊隨機可靠性的結構優(yōu)化模型。對于基于可靠性的優(yōu)化方法，在實際應用中設計者面臨的最突出問題就是計算量大、效率低。尤其是復雜結構，龐大的計算量使很多設計者望而卻步。鑒于此，本文探討了具有多變量的復雜機械結構的可靠性優(yōu)化

2、問題，并以塔機為例，在ANSYS中建立了塔機結構系統(tǒng)有限元模型，采用蒙特卡羅法和響應面法混合模擬的方法來獲得塔機結構系統(tǒng)主要失效模式及所關心控制變量的功能函數的響應面近似模型，并且證明了其對原模型有較高的擬合精度。以響應面方程代替有限元模型，對于每一次優(yōu)化循環(huán)不需要再進行一次有限元分析，很大程度上提高了復雜結構可靠性優(yōu)化的效率。
　　 本文借助iSIGHT軟件提供的優(yōu)化平臺，采用自適應模擬退火算法完成了塔式起重機結構系統(tǒng)以結構總

3、重為目標的可靠性優(yōu)化，使結構系統(tǒng)總重減少了18.3％，很大程度上減少了產品的制造成本；同時使各主要失效模式的可靠度指標控制在了設計人員希望的范圍內。考慮到塔機整機靜剛度的要求，本文利用多目標遺傳算法NSGA-Ⅱ完成了以結構總重最小和整機靜剛度最大為目標的多目標優(yōu)化，得到了目標空間下的Pareto前沿，設計者可根據需要在Pareto解集中選擇適宜設計方案。
　　 綜上所述，通過本文的工作為復雜機械結構的模糊隨機可靠性優(yōu)化提供了一種