基于灵敏度附加目标函数的起重机主梁稳健优化设计

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1、基于灵敏度附加目标函数的起重机主梁稳健优化设计郝芳芳范小宁智博太原科技大学机械工程学院摘要:针对存在于起重机金属结构设计屮的不确定性因素，提出了一种基于灵皱度分析的起重机金属结构稳健优化设计方法，建立了基于灵敏度附加目标函数及灰色关联度理论的起重机金属结构多目标稳健优化设计模型。以某桥式起重机主梁为研究对象，在对其各性能进行灵敏度分析的基础上，结合Matlab优化工具箱,应用该模型进行起重机主梁的稳健优化设计，结果显示：当考虑结构的非确定性因素时，所构建的稳健优化设计模型和灰色关联度的多目标优化解法可以在保证起重机主梁稳健及安全的前提下实现结构的轻量化设计，为其它复杂结构的稳健优化提

2、供一定的技术指导。关键词：优化设计;灵敏度设计;稳健设计;灰色关联度;作者简介：郝芳芳，女，1990年5月生，山西吕梁人，汉族，太原科技大学硕士研究生。研究方向为稳健优化设计。作者简介：范小宁，女，1964年11刀生，山西榆社人，汉族，太原科技大学教授，硕-上牛导师。研究方向为机械设计及理论，计算智能、优化方法及可靠性。发表学术论文20余篇，被EI收录9篇。收稿日期：2016-06-23基金：国家自然科学基金(51275329)资助STRUCTUREANDROBUSTOPTIMIZATIONDESIGNBASEDONADDITIONALOBJECTIVEFUNCTIONOFTHESE

3、NSITIVITYHAOFangFangFANXiaoNingZHIBoCollegeofMechanicalEngineering,TaiyuanUniversityofScienceandTechnology;Abstract：Arobust-optimization-designmethodbasedonsensitivity"sanalysisofthecranemetalstructureisdescribed.Itconsidersuncertainfactorsexistinginthedesignofcranemetalstructure.Andthemulti-ob

4、jectiverobust"optimizationdesignmodelaboutcranemetalstructureisconstructedonthebasesofthesensitivityandthegreycorrelationtheory.Takingthebridgecranegirderastheresearchobjectandgettingthebestsolutionofthemulti-objectiveoptimizationproblemsbygrey-absolutecorrelationdegreeandtheMATLABoptimization-

5、designtoolboxonthebasisofthesensitivityanalysisforitseachperformancc.Theresultsshowsthatwhenconsiderstheunccrtainfactorsofstructure,themodelaboutrobustoptimizationdesignconstructedinthispaperandthegreycorrelationdegreeofmulti-objectiveoptimizationmethodcanensurethesteadyandsafety,andalsocanlose

6、weightofthecranegirderstructure.Thepaperprovidesthetechnicalguidancefortherobustoptimizationoftheothercomplexstrueture.Keyword：Optimaldesign;Sensitivitydesign;Robustdesign;Greyrelationaldegree;Received：2016-06-23引言起重机作为工程机械领域的重要设备，其设计计算不仅应遵循起重机设计规范的要求[1]185-22&而且应保证一定的可靠性、安全性和经济性。起重机结构轻量化设计技术研究

7、受到了相关学者的广泛关注，并取得了可喜的研究成果⑵[3]938-943。但是，起重机的结构尺寸，材料性能及所受的载荷均具有不确定性，这种不确定性有可能导致产甜的质量性能达不到设计要求，从而在一定程度上降低了产品的安全性和可靠性。而这种不确定性是客观存在的，无法通过人为操作使其消除，所以研究必须尽可能地降低这种不确定性对产品性能造成的影响，目前对该问题的研究主要采用的方法为可靠性优化设计[3]938-943[4]和稳健优化设计[5][6]158-159。稳健