基于退火遗传算法的桥式起重机主梁优化设计软件实现

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1 桥式起重机箱形主梁优化设计长期以来，起重机的设计制作大都是参考老- 辈设计人员所提供的图纸，通过手工计算 ，不仅工作量大，设计效率低，而且起重机的安全系数取值太大，材料浪费严重。因此，开发-套既能进行起重机结构优化设计，又可进行载荷及应力验算的软件势在必行，这样既能减轻设计人员的工作量，避免重复复杂的工作，又能提高设计效率及准确度。

在起重机桥架的优化设计方面人们已经取得了-些成果 J，如西南交通大学机械工程研究所用 Fortran语言编制了箱形龙门起重机金属结构系统优化设计软件，该软件是在 Dos状态下操作，已不适应现代设计者使用；太原科技大学机械工程学院用 VC编制了桥式起重机主梁的优化软件，但该软件所用的为传统优化方法，同样也不适应现代设计者的使用。

本文采用-种新的混合算法，以VC为开发工具，采用面向对象的方法开发出-款可以快速而准确的完成桥式起重机箱形主梁设计的可视化软件。

- 52 - 1.1 箱形主梁优化设计数学模型的建立桥式起重机主梁结构的优化 ，以质量为优化指标 ，其质量主要撒于截面的结构尺寸，如图 1所示，其主要部件为上、下翼缘板和腹板。

图 1 箱形主梁截面图1)设计变量主要考虑 5个设计变量： 为主梁腹板高(mm)， 为上翼缘板宽度 (mm)， ，为主腹板厚度 (mm)， 为副腹板厚度 (mlT1)， 为翼缘板《起重运输机械》 2013(5)厚度 (mm)。

对于下翼缘板的宽度可 由上翼缘板的宽度、固定翼缘外伸部分计算，下翼缘板的厚度和上翼缘板取相同值。

2)目标函数1min ≤ 12mi ≤ 23mi ≤ 3≤ 3mB4min≤ 4≤ 4max5min≤ 5≤ 5max以主梁截面面积最小为 目标函数，其表达 1.2 箱形主梁优化算法的选择式为/ ) l( 3 4)X2-，X5( 2-26 L4) 5(1)式中：6 为主梁轨侧外伸， 为主梁翼缘板外伸部分。

3)约束条件正应力约束为M MH加 0 (2)式中：M 为大车运行起、制动时有水平惯性力在主梁上引起的最大水平弯矩；My为固定载荷和移动载荷在主梁上引起的最大垂直弯矩。

剪应力约束为g2( ) 南-1≤0 (3)式中： 为由各种梁上载荷作用的剪力在腹板上产生的剪应力。

垂直静刚度g3( ) -1≤o (4)式中：厂为主梁跨中产生的最大垂直静挠度，为主梁跨度。

稳定性约束为腹板高厚比g4( ) -240<0 (5)盖板宽厚比g5( ) -60<0 (6)式中：b为腹板内间距。

主梁跨高比g6( ) -24≤0 (7)主梁跨宽比g7( ) Xl-3≤0 (8)U制造工艺允许的边界约束《起重运输机械》 2013 (5)(9)自适应退火遗传算法是以遗传算法 为主框架，将模拟退火算法引人其中，以克服遗传算法早熟”和收敛缓慢的固有缺点。研究表明，该算法与原标准遗传算法相比，在保证收敛结果不变的情况下，收敛速度和全局收敛性都得到了较大提高。

1)编码方法由于人眼所能达到的精度及根据单轧钢板的公称厚度 1.”所规定的范围 J，将主梁的高度和宽度以及腹板、翼缘板的厚度均看作为离散变量，起重机主梁优化采用实数编码的方式。

2)遗传算子选择算子，采用轮盘赌加精英保护策略的方法；杂交算子，采用离散重组 的杂交方法，同时加入 自适应机制，按式 (10)进行调整pcr ，厂 。) JD ：J1-- ： -， s(1opo， <式中： 为群体中最大适应值， 为每代群体中的平均适应值；f 为要交叉的2个个体中的较大适应值。

P 10.8，P。2：0.6变异算子，采用随机的变异方法，并加入 自适应机制，并