平头塔式起重机起重臂动态性能的多目标优化.pdfVIP

平头塔式起重机起重臂动态性能的多目标优化 冯强 ，许志沛 ，谢国涛。，陈永贤 (1．中铁科工集团 机械院，湖北 武汉 430066； 2．西南交通大学 机械工程学院 四川 成都 610031 3．四川锦城建筑机械有限公司，四川 成都 610091) [摘要] 以某平头塔式起重机起重臂结构为设计原型，运用有限元方法对该起重臂建立参数化模型来 进行结构分析、模态分析以及谐响应分析，并将得到的参数导人 iSIGHT程序中。通过采用非支配排序遗 传算法 (NSGA一Ⅱ)，以该起重臂结构重量最小和二阶固有频率符合塔式起重机设计规范为 目标，对该起 重臂结构的动态性能进行多 目标优化，最终得到多 目标优化的Pareto最优解集 。探讨了将平头塔式起重机 起重臂动态性能作为结构优化设计 目标的方法，并阐述了其实际应用的效果。 [关键词] 平头式塔机；起重臂；有限元方法；多 目标优化 [中图分类号]TH213．3 [文献标识码]B [文章编号]1001—554X(2008)11-0087—04 Multi-objectiveoptimizationofboomforflat-toptowercraneahnmgatdynamicperformance FENGQiang，XU Zhi—pei，XIEGuo—tao，CHENYong-man 目前，国内平头塔式起重机的起重臂多以传统 类比设计和静态性能计算分析为主，普遍存在 自重 上、＼，，V、，、＼，，、＼1八，、，，、、，，、、^，、爪，V／、，、＼，，、＼，，、＼爪，，、＼，，、、八，、，，、、爪k／／、＼八，、^，、爪，，、＼，，、、，，U、、、爪 大、构造不合理、动态性能差等问题。本文以某型 平头塔式起重机的起重臂为例，将优化设计方法引 乓×旨 t 乓芙 入起重臂结构设计，对影响其动态性能的关键参数 × × 进行分析，为平头塔机起重臂结构设计提供了新方 × × 法和依据。 1 起重臂有限元模型的建立 图1 某型平头塔机结构简图 1．1 某型平头塔机性能参数及工况 该塔机主要作业工况如表 1所示。经ANSYS 某型平头塔机结构如图1所示，其起重臂由5 有限元分析程序计算，工况四为最不利工况，因此 节组合而成，每节长 10m。起重臂截面为等腰三角 将工况四确定为该起重臂结构优化设计计算工况。 形，沿臂长为等截 面。上、下弦杆材质均为 1．2 载荷、约束处理 Q345B，腹杆为Q235B。上弦杆为圆钢，下弦杆为 根据GB／T13752--1992 《塔式起重机设计规 由2根角钢拼焊而成的方管，斜腹杆及水平腹杆均 范》，该型平头塔机结构强度计算采用载荷组合B。 为钢管。起重臂结构总重 5．665t。 各计算工况均考虑 自重载荷、起升载荷、回转起 该机主要性能参数如下： (制)动惯性载荷以及风载荷，起升冲击系数 = 起重能力 ／t 1．3 (Rmax：50m) 1．08，起升动载系数 =1．25。起重臂 自重通过 6 (R=13．7m) 对有限元模型的y方向施加来实现，变幅机构、小