基于改进引力搜索算法的桥式起重机主梁轻量化设计研究

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1、分类号：TH215单位代码：10110学号：S1502031中北大学硕士学位论文基于改进引力搜索算法的桥式起重机主梁轻量化设计研究硕士研究生侯骅玲指导教师王宗彦学科专业机械工程2018年5月23日图书分类号TH215密级非密注1UDC硕士学位论文基于改进引力搜索算法的桥式起重机主梁轻量化设计研究侯骅玲指导教师（姓名、职称）王宗彦教授申请学位级别工学硕士专业名称机械工程论文提交日期2018年4月16日论文答辩日期____2018____年___5___月___28___日学位授予日期________年______月_____日论文评阅人________王爱红、杜

2、文华________________________________________答辩委员会主席__________熊晓燕_____________2018年5月23日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的

3、规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：基于改进引力搜索算法的桥式起重机主梁轻量化设计研究摘要近年来，我国大力发展高端制造业，桥式起重机作为制造业中应用广泛的物料吊装设备，必须朝着轻量化、智能化方向发展。我国目前使用的传统桥式起重机比欧式起重机重30%以上。因此，如何调整结构尺寸，使桥式起

4、重机的安全性能与轻量化得到优化分配，成为众研究者亟需完成的工作。主梁作为桥式起重机的主要承载结构，其质量占起重机总重60%左右，所以对主梁结构进行优化设计具有重大的意义。本文以32t双梁桥式起重机箱型主梁为研究对象，基于改进的引力搜索算法(IGSA算法)，针对箱型梁截面尺寸进行优化设计，使主梁在满足起重机设计安全准则的前提下，实现轻量化目标，进而实现整机的轻量化要求。论文主要研究工作有以下几个方面：(1)在引力搜索算法(GSA)基本原理的基础上，针对GSA算法易早熟收敛的缺点，通过引入t分布变异、改进差分变异策略和引用添加惯性权重的惯性质量，提出了IGSA算法

5、。运用GSA算法和IGSA算法对测试函数Rastrigrin进行仿真求解，结果显示IGSA算法明显改善了基本GSA算法局部开发能力差的缺点，提高了寻优效率。(2)研究了主梁的结构形式及受力情况，对主梁结构进行简化，保留主要的金属框架，建立优化前主梁模型。并运用ANSYS对其进行了应力、垂直位移和模态分析，分析结果为后续优化工作提供参考。(3)以箱梁模型截面面积作为目标函数，选取合适的IGSA算法的参数。用GA、GSA和IGSA三种优化方案对目标函数进行迭代运算，选取合适的迭代结果进行圆整取值，通过对比数据显示IGSA算法的优化结果较优，使得主梁截面积减少15.

6、04%。(4)为完善优化后的主梁模型，通过计算确定加劲肋的布置。对优化后的主梁结构在危险工况下的应力、垂直位移和模态频率一一进行有限元分析，并与原始结构分析结果相比，验证了优化方案的可行性，达到轻量化设计的目的。关键词：桥式起重机，GSA算法，t分布变异，轻量化ResearchonLightweightDesignofMainGirderofBridgeCraneBasedonImprovedGravitationSearchAlgorithmAbstractInrecentyears,Chinahasbeenvigorouslydevelopinghigh-

7、endmanufacturingindustries.Asawidelyusedmaterialliftingequipmentinthemanufacturingindustry,bridgecranesmustbedevelopedinalightweightandintelligentmanner.ThetraditionalbridgecranescurrentlyusedinChinaareover30%heavierthanEuropeancranes.Therefore,howtoadjustthesizeofthestructuresothat

8、thesafetyperformanc