L型門式起重機結構輕量化及結構性能非概率可靠性研究.pdf

1、門式起重機作為重要的起重設備被廣泛應用在國民生產(chǎn)各領域，對門機結構實現(xiàn)輕量化設計、可靠性設計以提高其設計水平具有重要意義。目前，門機結構的輕量化研究主要集中在主梁、支腿及上下橫梁的截面尺寸參數(shù)優(yōu)化，受門機結構形式的約束，其優(yōu)化效果和速度有時很不理想。門機的可靠性研究以結構性能的隨機可靠性為主，當缺少足夠數(shù)據(jù)來支撐門機不確定變量的概率密度函數(shù)時，將難以保證隨機可靠性準確、合理。為了提高門機的設計水平，本文提出一種非對稱支腿結構形式并引入非

2、概率可靠性方法。
　　本文以32t-26m帶懸臂的L型單梁門式起重機為研究對象，采用有限元分析軟件ANSYS對門機進行參數(shù)化建模，并按GB/T3811-2008的規(guī)定對門機進行強度、剛度分析。分析結果表明，門機懸臂端的靜剛度不能滿足使用要求。對門機進行優(yōu)化改進時，將門機的參數(shù)化模型集成到多學科優(yōu)化軟件Isight中，對門機主梁進行截面尺寸參數(shù)優(yōu)化。門機優(yōu)化后的強度和剛度性能均滿足要求，但自重僅減少0.44％，優(yōu)化效果很不明顯。門機

3、懸臂端的靜剛度不足在優(yōu)化設計過程中起主要控制條件作用，因而本文提出一種非對稱的支腿結構形式，應用該結構重新對門機進行輕量化設計。輕量化后門機結構的強度和靜剛度均滿足要求，且自重減少了12.85％，門機的輕量化設計效果獲得了很大提高。
　　考慮門機幾何尺寸、載荷、材料特性、沖擊系數(shù)、動載系數(shù)的不確定性，運用非概率可靠性及區(qū)間分析的理論和方法，綜合利用ANSYS的參數(shù)化分析和Isight的近似建模、優(yōu)化技術，提出一種門機非概率可靠性分

4、析方法。該方法集成度較好，避免了大量重復操作，具有一定應用價值。分析結果表明:門機的非概率可靠度為0.78,不能滿足使用要求。
　　建立考慮載荷、材料特性、沖擊系數(shù)、動載系數(shù)不確定性，以門機主梁截面尺寸參數(shù)為設計變量的門機結構性能區(qū)間不確定性優(yōu)化模型。利用區(qū)間可能度法將不確定性優(yōu)化模型轉化為確定性優(yōu)化模型;利用門機結構性能的響應面近似模型替代其有限元分析模型以提高優(yōu)化模型的計算效率;利用區(qū)間結構分析方法將兩層嵌套優(yōu)化轉化為單層優(yōu)化