桥式起重机主梁优化设计系统及云设计平台研究

摘要

本文以基于改进烟花算法的桥式起重机主梁结构的优化设计为基础，研究开发了桥式起重机主梁优化设计系统。并将研究成果架构在基于B/S模式的桥式起重机云设计平台之中，搭建一站式研发设计服务平台。 本文主要研究内容如下： （1）基于企业需求对起重机主梁优化设计、起重机设计系统以及起重机云设计平台的国内外研究现状进行了综述，确定了论文研究方向。 （2）通过分析烟花算法（Fireworks Algorithm，FWA）及其优缺点，引入反向学习策略、自适应因子、新的交叉变异方式及锦标赛选择策略对烟花算法进行改进，提出了改进烟花算法（Improvement Fireworks Algorithm，IFWA）。然后将改进烟花算法引入桥式起重机主梁结构的优化设计之中，建立主梁结构的数学模型、确定约束条件及载荷情况，采用MATLAB及ANSYS软件验证了改进算法对于桥式起重机主梁结构自重减轻的优化设计具有可行性。 （3）基于桥式起重机主梁优化设计系统的开发目标，结合GBT3811-2008及企业实际需求进行了系统的研究与开发。该系统主要包括用户管理、数据库、设计计算及文件输出等功能模块，将桥式起重机部件及整机的设计计算、主梁结构的优化设计过程及计算结果的校核过程嵌入到VB语言程序之中，实现桥式起重机结构的自动设计计算、校核验证及相关生产图与总装图的参数化输出。最后以实例进行了系统运行演示及验证。 （4）将前期工作基础及设计资料等集成在基于B/S结构的云设计平台的框架之中，初步完成云设计平台的开发工作。主要研究了云设计平台的主要内容及关键技术，详细阐述了平台体系结构及功能模块；描述了起重机云设计平台所包含的具体应用及设计资源的集成技术，研究了平台内容体系。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.1.1 课题来源

1.1.2 课题研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1起重机主梁优化设计研究现状

1.2.2 起重机设计系统研究现状

1.2.3 起重机云平台研究现状

1.3 论文主要研究内容

1.4 本章小结

2 烟花算法的改进

2.1 烟花算法的数学模型及运行流程

2.1.1 烟花算法数学模型

2.1.2 烟花算法运行流程

2.2 IFWA算法的实现

2.2.1 种群初始化的改进

2.2.2 爆炸半径的改进

2.2.3 算子的改进

2.2.4 选择策略

2.2.5 IFWA算法流程

2.3 IFWA算法性能仿真测试

2.4 本章小结

3 桥式起重机主梁优化设计

3.1 主梁数学模型的建立

3.2 主梁约束条件的确定

（1）刚度约束条件

（2）强度约束条件

（3）整体稳定性约束条件

（4）局部稳定性约束条件

（5）主梁高跨比约束条件

3.3 IFWA算法优化结果分析

3.4 优化设计结果验证

3.5 本章小结

4 桥式起重机主梁优化设计系统的实现

4.1 系统开发要求

4.2 系统的体系架构

（1）用户界面层

（2）管理层

（3）功能逻辑层

（4）数据访问层

（5）数据库层

4.3 系统功能模块

4.3.1 用户管理模块

4.3.2 数据库模块

4.3.3 设计计算模块

4.3.4 文件输出模块

4.4 系统运行流程

4.5 实例验证

4.6 本章小结

5 桥式起重机云设计平台的研究与开发

5.1 桥式起重机云设计平台的开发目标及关键技术

5.1.1 开发目标

5.1.2 关键技术

5.2 桥式起重机云设计平台主要研究内容

（1）桥式起重机模块化参数化智能化设计方法研究

（2）桥式起重机云设计平台体系结构的研究

（3）桥式起重机云设计平台应用资源研发与集成方法研究

（4）桥式起重机云设计平台的运营模式研究

5.3 桥式起重机云设计平台体系结构的研究

（1）用户访问层

（2）应用接口层

（3）基础管理层

（4）应用服务层

（5）应用资源层

（6）数据存储层

（7）物理资源层

5.4 桥式起重机云设计平台应用资源研发与集成

5.4.1 应用资源分类与规划

5.4.2 桥式起重机优化设计技术研究

5.4.3 桥式起重机快速定制技术研究

5.4.4 应用资源制作上传工具研发

5.4.5 任务调度及负载均衡解决方案

5.4.6 应用资源集成解决方案

5.5 桥式起重机云设计平台的实现

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及取得的研究成果

致谢