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连续卸船机结构系统可靠性分析及优化设计
| 论文题名： | 连续卸船机结构系统可靠性分析及优化设计 |
| 关键词： | 连续卸船机;有限元法;可靠性设计;优化设计;多岛遗传算法 |
| 摘要： | 近些年来,连续卸船机在我国得到了广泛应用。连续卸船机构造复杂,使用维护技术水平要求较高,同时随着港口装卸设备的大型化与高效率发展,要求连续卸船机必须具有更高的产品质量和使用可靠性。本文利用有限元法、模拟抽样、正交拟合和集成自动化的手段,分别用模拟法和数值方法分析连续卸船机臂架结构系统多工况和多失效模式的可靠性,并且实现了对连续卸船机臂架结构基于可靠指标的优化设计。 首先从连续卸船机结构系统可靠性角度出发,考虑了结构设计中存在的随机因素,在ANSYS中建立连续卸船机臂架结构系统有限元模型,采用有限元法对连续卸船机臂架结构系统进行分析；用MonteCarlo法获得连续卸船机臂架结构系统主要失效模式下的响应,并用其中的数据统计功能计算构件的可靠度；用响应面法拟合响应函数,经证明响应面函数有较高的拟合精度；编写程序以响应面函数代替有限元模型,实现一次二阶矩法和序列二次规划法的计算。将一次二阶矩法与响应面法结合应用到连续卸船机臂架结构的可靠性分析中,得到较为满意的分析结果,不受功能函数分布形式的影响,为复杂结构可靠性分析提供了一种有效的方法。另外,用权重法定量分析结构体系可靠度。 借助iSIGHT软件提供的优化平台,集成MATLAB编写的一次二阶矩法可靠指标计算程序,将构件强度可靠指标、杆件长细比和整机静刚度做为约束,以结构质量最小为优化目标,用多岛遗传算法对结构进行基于可靠指标的优化设计,实现了结构可靠度的最优分配和结构中的构件优化。其中以响应面函数代替有限元模型,用通过一次二阶矩法计算得到的可靠指标做约束,很大程度上提高了复杂结构可靠性优化的效率。 本文为复杂机械结构的可靠性分析和基于可靠指标的优化设计提供了高效的解决方案,并且在连续卸船机的设计中体现了方案的可行性。对用可靠性理论修订卸船机等港口机械设计计算规则,具有重要的理论和实践意义。根据优化结果改进设计方案,找到结构系统安全性和经济性的平衡点。 |
| 作者： | 里超 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 于兰峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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