Выбор оптимальных схем металлоконструкций тяжелых козловых кранов

• Автор: Сапьянов, Виталий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 175 с. : ил.

Содержание

Введение

1. Анализ состояния вопроса, цель и задачи исследования

1.1. Анализ существующих схем металлоконструкций тяжелых козловых кранов

1.2. Анализ критериев оптимизации и выбор целевой функции

1.3. Анализ методов оптимизации и выбор метода для решения поставленной задачи

1.4. Анализ существующих методов расчета крановых металлоконструкций и

выбор метода

Выводы
2. Математическая модель схем металлоконструкций тяжелых козловых кранов как объектов оптимизации
2.1. Обоснование параметров расчетной схемы металлоконструкции тяжелого козлового крана при расчете методом конечных элементов
2.2. Целевые функции при оптимизации геометрических параметров Поперечных сечений элементов металлоконструкций
2.3. Ограничения, накладываемые на целевую функцию
2.4. Модификация метода Хука-Дживса
Выводы
3. Анализ схем металлоконструкций тяжелых козловых кранов по критерию минимума металлоемкости
3.1. Анализ схем металлоконструкций тяжелых козловых кранов грузоподъемностью 400 т по критерию минимума металлоемкости
3.2. Рекомендации по использованию схем металлоконструкций тяжелых козловых кранов грузоподъемностью 400т
3.3. Определение влияния грузоподъемности тяжелых козловых кранов на выбор оптимальной схемы
Выводы
4. Определение суммарных приведенных затрат на изготовление и монтаж металлоконструкций тяжелых козловых кранов, выполненных по оптимальным схемам
4.1. Определение суммарных приведенных затрат на изготовление и монтаж металлоконструкций тяжелых козловых кранов грузоподъемностью 400 т, выполненных по оптимальным схемам
4.2. Оценка эффективности использования оптимальных схем
металлоконструкций тяжелых козловых кранов
Выводы
5. Методика инженерного выбора схем металлоконструкций
тяжелых козловых кранов
5.1. Общие положения
5.2. Определение масс металлоконструкций
5.3. Определение приведенных затрат
Выводы
Заключение
Список использованных источников Приложения

Введение

Применение тяжелых козловых кранов является одним из наиболее рациональных путей механизации в условиях крупноблочного строительства, получившего большое распространение при возведении таких объектов как электростанции. Характер производимых данными машинами работ и возможные последствия их отказа требуют обеспечения целого ряда достаточно жестких требований, таких как точность позиционирования, прочность, динамическая жесткость, а стремление к снижению затрат на производство и эксплуатацию ведет к необходимости их весового совершенствования. Оптимизация металлоконструкций, как правило, заключается в выборе наилучшей конфигурации геометрических параметров поперечных сечений элементов, при этом принято разбивать конструкцию на части и оптимизировать каждую из них в отрыве от остальных. Данный путь нельзя считать абсолютно верным, поскольку изменение жесткостных и массовых характеристик одного элемента отражается на всей металлоконструкции и высока вероятность получения неоптимальной металлоконструкции при некоторых оптимизированных таким образом элементах.
В развитии теории оптимизации большая роль принадлежит таким ученым как Розенброк, Зойтендейк, Хук, Дживс. Применительно к крановым металлоконструкциям большой вклад в развитие прикладных методов внесли В.Н. Демокритов, Л.Г. Серлин, М.М. Гохберг, Фам Ван Хой, С.В. Будрин, К.П. По-зынич, В.Я. Недоводеев. Работы данных авторов позволили добиться достаточно ощутимых результатов, поскольку широко применялись в практике конструирования действующих металлоконструкций. В настоящее время наибольшее распространение получил метод неопределенных множителей Лагранжа, применение которого основано на предположении о непрерывности значений аргументов и целевой функции и сведении рассматриваемой задачи к классу задач нелинейного программирования с ограничениями.

Одним из впервые примененных методов поиска является метод поиска по симплексу, предложенный Спендли, Хекстом и Химсвортом [25] и несколько усовершенствованный Нелдером и Мидом [26]. Процедура поиска данным методом базируется на том, что экспериментальным образом, содержащим наименьшее количество точек, является регулярный симплекс. В Ы-мерном пространстве симплекс представляет собой многогранник, образованный N+1 равноотстоящими друг от друга вершинами. Новый симплекс строится на любой грани начального симплекса путем переноса выбранной вершины на надлежащее расстояние вдоль прямой, проведенной через центр тяжести остальных вершин начального симплекса. При переходе к новому симплексу требуется вычисление значения целевой функции. Итерации продолжаются до тех пор, пока не будет найдена точка минимума или не начнется движение по двум или более симплексам. При зацикливании необходимо уменьшить размеры симплекса с помощью коэффициента редукции. Поиск завершается, когда или размеры симплекса становятся достаточно малыми, или разность между значениями функции в вершинах становятся меньше наперед заданного числа. При всей простоте и малом объеме потребной памяти, метод имеет недостатки, такие как слишком малая скорость работы алгоритма, вследствие отказа от использования информации, полученной на предыдущих итерациях для ускорения поиска. Эффективность метода очевидно можно увеличить, если исследование производить не в определенном образе построенных пробных точках, а определять направление поиска. В литературе эти методы называют методами покоординатного спуска [27]. Основная идея метода заключается в том, что поиск точки минимума сводится к поочередному изменению переменных вдоль одной из координатных осей:
х;+1=х;+г,./„
где І — і координатный п-мерпый вектор, і=1,2
А. - параметр, характеризующий длину шага вдоль направления поиска.