一种基于代理模型的核电用塔机结构系统动态优化设计方法技术方案

本发明专利技术提出一种基于代理模型的核电用塔机结构系统动态优化设计方法。因考虑塔式起重机工作时，在起升、运行、回转和变幅等过程中，各个机构需频繁启动、制动并进行复杂的耦合运动，使结构承受强烈的冲击和振动，因此设计时需要考虑塔机的动态性能。本发明专利技术所述方法主要涉及对核电用塔机结构振动特性分析及结构设计变量灵敏度分析，尤其涉及到通过最优拉丁超立方设计OPLHD进行采样并获取设计参数初始样本，采用数值模拟方法计算初始样本点的固有频率，建立代理模型后采用NSGA

【技术实现步骤摘要】
一种基于代理模型的核电用塔机结构系统动态优化设计方法


[0001]本专利技术属于塔吊
，涉及塔机结构系统动态优化设计，特别是涉及一种基于代理模型的核电用塔机结构系统动态优化设计方法。

技术介绍

[0002]因考虑到核电用塔式起重机(以下简称塔机)在工作时，起升、运行、回转、变幅等过程中各机构需要进行频繁启动、制动以及复杂的耦合运动，使得结构承受强烈的冲击和振动，并且会产生持续时间较长的衰减振动。严重的振动不仅影响塔机的工作效率，而且也会造成主要结构件的疲劳破坏。由于近些年来高强度钢材的普遍使用，使结构的强度以及稳定性能够得到很好的满足，然而结构的静、动刚度问题则更显著，塔机的动态性能在设计时必须加以考虑。目前，塔机的优化设计大多是以最小结构质量作为优化目标，对塔机动态特性方面的研究也是局限于模态分析及动态响应分析，而对于比较复杂的振动系统，结构的设计变量与其动态特性参数之间多是高度非线性关系，对于这类结构的动态优化设计，则主要以基于灵敏度分析的结构动力修改为主，但是对设计变量维数较高的系统，由于变量间相互制约关系，这种动力修改方法无法取得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于代理模型的核电用塔机结构系统动态优化设计方法，其特征在于：所述方法具体为：步骤一、采用ANSYS软件建立有限元模型，进而进行模态分析以及简谐振动响应分析，以确定对塔机结构动态性能影响最大的固有频率，并将最大固有频率和最小结构质量作为目标函数；步骤二、利用有限元模型进行灵敏度分析，确定对优化目标影响大的一部分参数作为设计参数；步骤三、确定约束条件；步骤四、通过最优拉丁超立方设计OPLHD在设计参数空间内采样并获取设计参数的初始样本，采用FEM分析初始样本点的固有频率及结构最小质量；步骤五、基于初始样本的输入和输出关系建立人工神经网络代理模型，然后按照一定比例分配训练集、验证集和测试集，对代理模型进行训练；步骤六、以最大固有频率和最小结构质量为目标函数，基于代理模型采用多目标非支配排序遗传算法NSGA
‑
II在设计空间内寻优，得到最优解集后选取其中若干进行FEM验证，评价代理模型精度，若满足，则进行下一步骤，否则返回步骤五；步骤七、代理模型精度满足后，则基于代理模型进行寻优，得到最优结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述约束条件包括静强度、静刚度、动位移、杆件刚度、杆件稳定承载力和设计参数上、下限。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述约束条件静强度具体为：σ
max
≤[σ]，其中，[σ]为材料的许用应力、σ
max
为构件的最大应力。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述约束条件静刚度具体为：且其中，δ
b
为空载状态下塔身与起重臂连接处节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑朝荣，魏让丽，武岳，曹正峰，刘昭，
申请(专利权)人：中建机械有限公司，
类型：发明
国别省市：