门式起重机主梁优化设计与可靠度研究
孙旋1
王嘉兵1
胡弦旋1
张凌云2
鞠成伟3
1.桂林理工大学 机械与控制工程学院,桂林 541000;桂林理工大学 广西高校先进制造与自动化技术重点实验室,桂林 541006;桂林航天工业学院 广西特种工程装备与控制重点实验室,桂林 5410042.桂林航天工业学院 广西特种工程装备与控制重点实验室,桂林 5410043.广西壮族自治区特种设备检验研究院,南宁 530300
摘要：[目的]针对门式起重机主梁传统设计未充分考量不确定性因素、设计精度不足的问题,开展主梁腹板轻量化与多目标可靠度优化研究,提升重型起重设备结构设计的合理性与安全性.[方法]首先,以跨度10 m、承载能力800 t的门式起重机主梁为研究对象,借助SolidWorks软件与Ansys软件,建立腹板厚度参数化有限元模型,为优化分析提供数值支撑;其次,结合拉丁超立方抽样法与反向传播(Back Propagation,BP)神经网络技术,构建结构隐式极限状态函数,采用蒙特卡洛模拟方法计算结构可靠度指标;然后,以主梁质量最小、最大总变形最小、可靠度指标最大为优化目标,运用第二代非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)开展多目标可靠度设计优化;最后,通过等比缩放模型试吊试验与声发射传感检测,验证有限元模型的仿真精度.[结果]结果表明,多目标优化共获得70组Pareto最优解集,综合选取的最优方案在保证变形与应力满足安全要求的前提下,主梁结构质量减少25.7％,结构可靠度提高了9.7％.所提方法可构建高效的主梁可靠度优化体系,为重型起重设备结构安全设计提供参考.
关键词：起重机主梁多目标优化BP神经网络可靠度轻量化
分类号：TH215(起重机械与运输机械)
论文发表日期：2026-08-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 83-90 )
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