100 t伸缩臂履带式起重机臂架结构设计和优化分析

为确保100 t伸缩臂履带式起重机臂架结构设计的合理性,采用壳单元建立该起重机的有限元模型,用ANSYS计算臂架结构应力和应变,得到臂架的应力和应变分布,验证臂架的强度和稳定性.在起重机性能满足要求的情况下,以减轻结构自重为优化目标,以截面尺寸为优化设计变量,用ANSYS对臂架进行优化设计.优化设计后的臂架满足设计规范,臂架截面尺寸缩小、自重降低,整机性能得到提高.     

臂架型起重机检验的重点与方法

臂架型起重机是起重机械中的一类特殊设备,其结构特点和保护装置也与普通起重机械有所不同。因此本文对臂架型起重机的不同点进行了分析,对其检验的重点进行了探讨,并提出了行之有效的检验方法,从而为保证臂架型起重机的安全运行。     

基于边状态枚举计算多状态网络可靠度动态界

为降低计算多状态网络可靠度的复杂性,综合考虑网络中具有多态性的边处于各中间状态的概率及从某中间状态转换到相邻状态对网络性能的影响,提出了一种基于边状态枚举计算多状态网络可靠度上下界的算法.该算法首先令网络中各边仅取完全工作和完全失效两种状态,将处于中间状态的概率分别叠加到完全工作和完全失效状态的概率上,得到可靠度上下界的初始值;而后按照对可靠度影响递减的顺序迭代枚举边的中间状态,通过集合间的比较,计算可靠度上下界的改变值,同时获得不断减小的可靠度上界和不断增加的可靠度下界,使其最终收敛于可靠度精确值.该算法不需提前求取网络d-最小割(路)集,且枚举较少的网络状态即可得到紧凑的可靠度上下界.相关引理的证明及算例分析验证了该算法的正确性和有效性.     

椭圆柱体二维液态声子晶体声波禁带的研究

将椭圆柱体引入2维声子晶体中,采用平面波展开法计算了该系统的声波禁带结构．对于不同的椭圆柱体截面形状以及旋转角度,该体系都发现了完全禁带,但其禁带的位置与大小有很大不同．当晶格常数a1=4cm,a2=3．2cm,填充率F=0．35时,椭圆柱体截面不旋转的体系只产生一个禁带,其宽度为0．453,而截面旋转π／4的体系产生3个声波禁带,其宽度分别为0．458,0．023和0．062．研究结果表明：在这种2维非均匀液态体系中,声波禁带结构受到填充率,椭圆柱体截面形状以及旋转角度的影响．     

基于铁摩辛柯梁理论的超起系统控制算法精度研究

大吨位履带起重机引入超起系统,使得其工况变得复杂,吊载质量也变得更大,因而起重机主臂和超起桅杆挠曲变形也更加明显。由于挠曲变形明显,导致臂架头部和根部的角度值相差很大,会直接影响超起系统控制算法计算的精度。引入铁摩辛柯梁理论对大吨位履带起重机主臂模型和超起桅杆模型进行简化,对臂架上角度传感器测得的角度进行修正,从而提高超起系统控制算法的计算精度。最后进行实验验证,实验结果表明该方案对大吨位履带起重机超起系统控制算法精度提高提供了有效方法。     

多状态网络可靠度下界的矩阵分解算法

为减少计算多状态网络可靠度精确值的复杂性,提出基于分解计算多状态网络不可靠度精确值的思想,在此基础上提出一个求解多状态网络不可靠度动态上界(对应于可靠度动态下界)的算法.算法先通过分解运算去除某些边引起的d-最小割集之间的相关性,将网络不可靠度转化为多个互斥事件的概率之和,再应用MESP界求取这些事件的概率,计算网络不可靠度上界,对应得到可靠度下界,并计算了得到的可靠度下界与精确值间的绝对误差界.通过定义d-最小割集矩阵,利用矩阵分解实现算法,结构清晰、便于编程计算.相关引理的证明及算例分析表明随着分解的深入,算法能够得到满足精度要求的可靠度下界.     

SolidWorks软件在海工产品设计和仿真中的应用

本文结合公司海工产品2400吨双臂架变幅式起重船外形尺寸,通过参数化变形设计,快速生成3200吨双臂架变幅式起重船三维模型;利用SolidWorks 2012软件设计、仿真一体化的优势,在较短的时间内完成了2x1600吨双臂架变幅式起重船起重机项目的产品方案确定、整体设计、仿真和优化等一系列过程,并快速准确完成工程总图。     

基于Matlab的概率神经网络的实现及应用

介绍概率神经网络(PNN)的模型和基本算法,以及利用M atlab神经网络工具箱设计PNN网络的方法和步骤,实现对网络的设计、训练、仿真。针对某水泥泵车臂架细部焊接结构的疲劳寿命实验数据,应用PNN的分类功能对实验数据进行训练仿真处理,得到对臂架细部结构疲劳寿命的预测分类结果,验证了此方法的可靠性。     

液压起重机过载自动控制及稳定性研究

为提高起重机变幅系统过载制动的平稳性和快速性,保护起重机臂架安全,提出了一种应用电液比例方向阀平缓切断变幅系统油路的过载自动控制新方法.分析了液压起重机过载控制方式,基于键合图理论建立了变幅系统下降工况的机液耦合模型.应用数学分析软件Matlab对模型进行了数值解析,计算了在30°、45°、60°吊臂仰角、电液比例阀不同关闭时间下,变幅油缸活塞杆的速度响应.得出了变幅系统制动时兼顾平稳性和灵敏性要求,比例方向阀最优关闭时间为0.2s的结论.试验结果验证了仿真模型和优化参数的正确性,为液压起重机过载自动控制系统性能的提高提供了理论依据.     

计算节点不可靠网络可靠度的一种MDD算法

节点或边不可靠网络的可靠度分析问题是NP-hard问题,网络节点和边都不可靠的假设更接近现实。基于网络节点和边二元状态的假设,构建了节点和边不可靠网络的形式化模型,给出了分析节点和边不可靠网络可靠度的NEF_MDD算法。该算法将单个节点与其未访问邻接边划分为一个集合,通过枚举节点和边的不同组合,合并导致子网同构的冗余状态,获得简化后的状态向量和可靠度向量,并用一个多值决策图变量来表述。通过使用自定义的MDD操作算子,构建整个网络的MDD,遍历MDD节点,计算网络的可靠度。与二元决策图方法相比,该方法能够降低决策图层数和节点规模,有助于节点和边不可靠网络的可靠度分析。     

软测量技术在泵车臂架结构健康监测中的应用

利用混凝土泵车臂架应变信号计算其疲劳累积损伤的健康监测方案,由于应变片的使用寿命较短且不可靠,通过应变片直接测量泵车臂架应变信号不能适用于泵车臂架结构长期健康监测。采用软测量技术,基于最小二乘支持向量机（LS-SVM）建立软测量模型来间接获得泵车臂架应变信号。分析泵车臂架应变信号的特点,进而选择辅助变量。为了提高模型精度,对应变信号进行解耦,分别建立静态应变和动态应变的软测量模型进而得出总应变,利用遗传算法对模型参数进行了优化,与总体建模结果进行了比较。仿真分析结果表明,软测量技术为泵车臂架结构健康监测的工程实现提供了一种可行的方法,并且分别建立静态应变和动态应变的软测量模型比总体建模精度更高。     

汽车起重机车架通用参数化建模和分析系统

针对采用不同主梁截面及主梁与固定支腿连接方式的汽车起重机车架,提出车架的通用几何模型,基于MSC Patran的PCL和Delphi 7.0开发汽车起重机车架通用参数化建模与分析系统.以QY100汽车起重机车架为基础,实现3种不同类型车架的参数化有限元分析并进行对照.该系统对系列化车架的设计与分析具有实用价值.     

汽车起重机吊臂参数化设计系统研发

根据汽车起重机吊臂各节臂之间的结构尺寸相互关联特点,采用尺寸驱动的方法,利用VB对三维软件SolidWorks的二次开发技术,研发了汽车起重机吊臂的参数化设计系统。该系统通过输入汽车起重机基本臂的截面参数,设定吊臂的臂节数,可快速建立汽车起重机吊臂的三维模型,实现了吊臂设计的自动化、系列化,从而缩短了设计周期,显著提高了汽车起重机的设计效率和设计质量。     

不确定环境下的岸桥集卡协调调度耦合模型建立与求解

集装箱码头系统是一个由多个子系统组成的复杂的生产系统,系统内资源的调度也是非线性的复杂问题,同时涉及多种多样的不确定性因素。从不确定性的角度出发,主要考虑码头装卸设备运行参数的概率分布,研究岸桥和集卡之间的协调调度问题。采用多学科变量耦合优化设计的方法,同时考虑了集装箱任务的时间窗约束,分别建立集卡分派子模型和集卡配置子模型。并将完工时刻和集卡数量作为公用设计变量连接两个子模型,建立了协调调度耦合模型。选取上海港某码头的数据编写算例,在Visual Studio 2012环境下调用Gurobi4.0求解该耦合模型,反复迭代计算后得出最优的集卡分派方案相对于最初的调度方案,总延误时间成本下降了90.69%,集卡数量下降了30.76%,验证了本模型的有效性和实用性。     

基于BP神经网络的汽车起重机工作幅度计算

汽车起重机由于其结构的特殊性和工作环境的复杂性,对工作幅度有比较精确的要求。在工作时,吊臂往往会发生形变。为了得出精确的工作幅度,计算相应的形变量是很有必要的。本文通过建立BP神经网络,利用实测数据,得出了较精确的形变量。为工作幅度的精确计算提供了保障。     

海铁联运港口混合作业模式下轨道吊与集卡协同调度

在集装箱海铁联运港口中,铁路作业区作为连接铁路运输和水路运输的重要节点,其装卸效率将影响集装箱海铁联运的整体效率。首先,对比分析了“船舶-列车”作业模式和“船舶-堆场-列车”作业模式的特点,并结合海铁联运港口实际作业情况提出了混合作业模式。然后,以轨道吊完工时间最短为目标构建混合整数规划模型,既考虑了班列和船舶的作业时间窗约束,又考虑了轨道吊间干扰和安全距离、轨道吊和集卡接续作业和等待时间等现实约束。针对遗传算法在局部搜索能力方面的不足,将启发式规则与遗传算法相结合设计了求解轨道吊与集卡协同调度问题的混合遗传算法（HGA）,并进行了数值实验。实验结果验证了所提模型和混合算法的有效性。最后通过设计实验分析集装箱数量、岸边箱占比、轨道吊数量和集卡数量对轨道吊完工时间和集卡完工时间的影响,发现同等集装箱数量下岸边箱占比提高时,应通过增加轨道吊数量来有效缩短完工时间。     

Remanufacturability evaluation method and application for used engineering machinery parts based on fuzzy-EAHP

Remanufacturing is an important mode to promote the sustainable development of manufacturing industry. Remanufacturing mechanical components at the best recycling time can effectively reduce the remanufacturing cost and improve the remanufacturing efficiency. Therefore, the decision-making model of optimal recycling time based on full lifecycle assessment and full lifecycle cost method was firstly established to analyze and model the energy consumption, cost and emission of components in the original manufacturing, usage, remanufacturing and reuse stages. Then, a remanufacturing evaluation method based on fuzzy extension analytic hierarchy process was proposed. Considering a variety of uncertainties of waste components, a qualitative and quantitative evaluation index system was established, and the weight of each evaluation index was determined by expert evaluation and fuzzy comprehensive evaluation method. Finally, a boom cylinder of a concrete pump truck was studied. The boom cylinder recovered by the method proposed has a high recovery value, and its comprehensive score reaches 70, which verifies the effectiveness and superiority of the model.     

Stability-ensured topology optimization of boom structures with volume and stress considerations

The boom structure is a key component of giant boom cranes, and the stability-ensured topology optimization is critical to its lightweight design. The finite difference method, direct differentiation or adjoint method needs many time-consuming nonlinear analyses for this problem with a large number of design variables and constraints, and the last two methods are difficult to implement in off-the-shelf softwares. To overcome these challenges, this work first defines a global stability index to measure the global stability of the whole structure, and a compression member stability index to identify the buckling of compression members. Numerical and experimental verifications of these two stability indices are conducted by analyzing a simple three-dimensional frame. Next, the anti-buckling mechanism of boom structures is analyzed to develop the precedence order of freezing relative web members. The stability indices and the freezing measure are then utilized as a part of a novel Stability-Ensured Soft Kill Option (SSKO) algorithm, built upon the existing Soft Kill Option (SKO) method. The objective is to minimize the discrepancy between structural volume and predetermined target volume, while the global stability and stress are regarded as constraints. Lastly, the SSKO algorithm with different scenarios is applied to topology optimization problems of four-section frames and a ring crane boom; in both cases the consistent and stable topologies exhibit applicability of the proposed algorithm.     

Reliability-based design optimization of crane bridges using Kriging-based surrogate models

Cranes as indispensable and important hoisting machines of modern manufacturing and logistics systems have been wildly used in factories, mines, and custom ports. For crane designs, the crane bridge is one of the most critical systems, as its mechanical skeleton bearing and transferring the operational load and the weight of the crane itself thus must be designed with sufficient reliability in order to ensure safe crane services. Due to extremely expensive computational costs, current crane bridge design has been primarily focused either on deterministic design based on conventional design formula with empirical parameters from designers’ experiences or on reliability-based design by employing finite-element analysis. To remove this barrier, the paper presents the study of using an advanced surrogate modeling technique for the reliability-based design of the crane bridge system to address the computational challenges and thus enhance design efficiency. The Kriging surrogate models are first developed for the performance functions for the crane system design and used for the reliability-based design optimization. Comparison studies with existing crane design methods indicated that employing the surrogate models could substantially improve the design efficiency while maintaining good accuracy.