基于VC平台的甲板起重机总体结构设计系统的研究

摘要

随着现代工业的发展和国内外市场竞争的加剧，起重机械在现代化生产过程中的应用越来越广，作用越来越大，对起重机的要求也越来越高，起重机的规格繁多，结构、机构复杂多样，各结构间的关系复杂，设计工作量很重，采用传统的手工设计方法已经不能适应现今高质量、高速度、高效益的发展趋势。本文以甲板起重机设计计算为例，在VisualC++平台下研究设计了软件，旨在缩短设计周期，减轻设计人员的负担。 本文首先综述了船用甲板起重机CAD技术的应用现状以及甲板起重机的总体、结构参数化计算的基本计算方法和思路，然后通过在ANSYS软件下建立三维模型对数学模型结果进行验证，最后在VC平台环境下，通过C++语言并集成BP神经网络技术编制程序实现设计计算过程的可视化，主要研究内容如下： (1)数学模型的建立：结合产品实例构建数学计算模型，整理出计算结果，利用产品实际设计尺寸在ANSYS软件下建立臂架系统、塔身系统、基柱系统的三维模型进行有限元分析，以两者计算结果一致为最终目标，验证了数学模型的正确性，为实现计算的可视化设计提供前提。 (2)BP网络的建立与实施：针对臂架的超静定结构，以BP神经网络确定设计变量与目标变量的映射关系，然后在整个设计空间内随机产生大数量的设计变量的取值，利用BP神经网络建立的映射关系搜寻最优解，在VC下编制了相应程序实现了可视化，为最后在VC环境下实现BP神经网络的集成做好铺垫。 (3)结构计算程序设计：由于传统的起重机有限元分析是基于GUI的人机交互方式进行，但它受限于软件环境，要求较高的专业知识和软件熟练程度，会带来很多重复性的操作，且会导致较大的系统误差和人为误差。本文利用VC平台开发了通用友好的用户界面，实现了整个计算过程的可视化设计。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景

1.2论文研究的目的与意义

1.3国内外研究的现状

1.3.1起重机CAD技术的发展

1.3.2神经网络技术的发展

1.3.3结构优化技术的发展

1.4论文结构及主要研究内容

1.4.1论文的结构

1.4.2论文的主要研究内容

第2章甲板起重机总体结构计算模型设计

2.1概述

2.2有限元方法的基本理论

2.3几种有限元单元在起重机分析中的应用

2.3.1板壳单元在起重机有限元分析中的应用

2.3.2三维杆单元和实体单元在起重机有限元分析中的应用

2.4甲板起重机的性能指标和基本结构

2.5甲板起重机结构计算的基本方法

2.5.1概述

2.5.2强度计算校核

2.5.3稳定性计算校核

2.5.4刚度计算校核

2.6计算模型结果与有限元模型分析结果比较

2.6.1两种不同方法的计算结果

2.6.2两种不同方法计算结果的启示

2.7本章小结

第3章基于BP神经网络的臂架结构设计

3.1概述

3.2 BP神经网络的算法原理

3.2.1 BP神经网络简介

3.2.2 BP神经网络的学习算法

3.2.3神经网络的激活函数

3.2.4神经网络的反馈调节

3.3 BP神经网络样本模型的建立

3.3.1 ANSYS中建立APDL文件的方法

3.3.2 ANSYS中臂架结构的APDL文件的实现

3.3.3基于VC++的样本模型可视化的原理与流程

3.3.4基于VC++的APDL参数化总体界面的实现

3.4 BP神经网络的训练与测试

3.4.1概述

3.4.2神经网络工具箱简介

3.4.3 BP神经网络的训练与测试

3.5本章小结

第4章基于VC++的甲板起重机程序设计

4.1概述

4.2 VC++简介

4.2.1 C++语言的特性

4.2.2 C++语言开发工具Visual C++

4.2.3 Visual C++应用程序的创建过程

4.3基于VC++的甲板起重机设计可视化的实现

4.3.1基本原理与流程

4.3.2起重机结构计算的程序设计实例

4.3.3 BP神经网络的VC++实现

4.4本章小节

第5章全文总结及进一步的研究工作

5.1全文总结

5.2进一步的研究工作

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研情况