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垂直升降类立体车库关键结构优化设计研究
| 论文题名： | 垂直升降类立体车库关键结构优化设计研究 |
| 关键词： | 立体车库;垂直升降;钢结构框架;抗震性能;单点响应谱分析 |
| 摘要： | 近年来，随着汽车的普及，我国汽车保有量不断增长，加剧了停车位的短缺，如何缓解停车位严重不足的现状，越来越得到社会的重视。机械式立体车库的应用是缓解停车位缺口的重要途径之一，因此在国内的很多一线城市得到了普及。 本文以垂直升降类立体车库中的两种库型为研究对象，即塔式立体车库和大轿箱式立体车库，选择对塔式立体车库的横移载车架、升降平台以及大轿箱式立体车库的搬运器进行结构优化设计，并使用单点响应谱分析法对塔式立体车库的钢结构框架进行抗震性能分析，具体研究内容包括以下几个方面： 首先，根据初期设计资料和相关规范标准，计算立体车库各待优化结构在最危险工况下的载荷，其中对升降平台在工作过程中可能出现的自由衰减振动现象进行了详细的分析，为焊缝焊趾疲劳强度分析做准备。 其次，采用有限元分析软件Ansys的Workbench平台，建立了各结构优化对象的参数化有限元模型和塔式立体车库钢结构框架的单点响应谱分析有限元模型。由于所有结构优化对象的主要框架都是薄壁结构，因此对结构优化对象采用整体壳单元有限模型结合局部实体单元子模型的建模方案，其中升降平台比其余结构优化对象多一个焊缝焊趾热点应力计算有限元子模型。有限元建模结束后分别求解各个有限元模型，并对仿真结果进行分析，为后续结构优化设计做准备，同时也校核了塔式立体车库钢结构框架的抗震性能。 然后，对于结构优化对象，以总质量最轻为优化目标，以刚度校核标准和强度校核标准为主要约束条件，建立了立体车库结构优化设计数学模型。对于模型中存在的隐式约束条件，则通过拉丁超立方抽样方法结合kriging模型建立其近似模型，为后续优化求解做准备。 最后，使用遗传算法求解结构优化设计数学模型，并使用凑整解法处理最优解中的离散变量，得到符合规范的优化设计结果，并对其进行了验证，以保证优化结果仍然满足约束条件。结构优化后，所有结构优化对象总共的质量减轻了约9.18%，较好地实现了轻量化的优化目标，其中升降平台的总质量减轻了约7.82%，搬运器的总质量减轻了约22.25%，而横移载车架的总质量增加了约36.01%，虽然横移载车架质量增加了，但是解决了原结构存在的刚度、强度不足的问题。 |
| 作者： | 王勇 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 鲁聪;闫冬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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