高空升降车臂架结构动态优化基本原则??   增城高空升降车出租, 增城高空升降车租赁, 增城高空升降车价格   对高空升降车臂架装置进行力学特性分析、结构优化设计是高空升降车臂架设计阶段的主要工作之一，也是难度较大的一部分。目前的优化研究主要集中在优化算法方面，重点为寻优途径与算法程序，算法研究对象结构相对简单。但是在实际工程中遇到的问题更复杂、针对性更强，尤其对于机械结构来说，每一类结构都有其自身的结构特点及优化经验，故一些通用优化方法的应用效果不是十分明显。对应不同类型的结构，采用具体的优化方法和经验可以有效提高结构的优化效果。基于机械结构优化的基本理论，结合高空升降车臂架装置的实际特点，提出高空升降车臂架动态优化的基本原则，利用提出的原则，指导高空升降车臂架动态优化设计，对提高高空升降车臂架结构动态优化设计水平，提升高空升降车臂架的动态性能，具有重要的实用价值。优化设计是一种寻找并确定最优设计方案的设计方法，所谓最优设计是指一种方案可以满足所确定的设计要求，且所需的条件达到最小值如质量、体积、成本、应力、变形等或最大值如模态频率、动刚度、疲劳寿命等机械结构的设计方案的任何方面都是可以进行优化的，如：结构尺寸长、宽、高等、结构形状圆角、倒角、开孔等、材料特性、支承方案、疲劳寿命、静力学特性应力、变形、动态性能模态频率、动刚度等。优化设计的发展方向是面向全系统、全过程和全性能的广义优化设计。根据广义优化设计的特点，可以将其从总体上划分为三个模块：（功能实现与设计方案优化；建模与规划建立产品模型、生成优化的数学模型、确定求解方法；多目标寻优及后处理结果分析及评价。动态优化设计常用建模方法结构动态优化设计的主要内容包括如下两个方面建立一个切合实际的结构动力学模型；选择有效的结构动态优化设计方法。目前结构动力学建模方法主要有：有限元法、实验模态法、混合建模法及基于人工神经网络的建模方法。有限元法是目前广泛釆用的理论建模方法，尤其适用于大型复杂结构系统的动态设计，有很多成熟的商业软件可供选择。6实验模态方法是指对结构进行激振，测出频率响应函数，并从中识别出模态参数，经过分析与处理建立系统的数学模型。其结果较为可信，但它只适用于已有实物结构，不能把提高机械系统动态特性的问题解决在方案设计阶段。混合建模方法是以实验模态模型来修改有限元模型，首先建立满足动态特性要求的有限元模型，试制样机，对样机进行模态实验，利用实验得到的各种数据修改有限元模型，获得较精确的有限元模型后，就可以用有限元的动态分析结果来指导动态设计，这也是目前动态设计的发展方向和有效方法之一。

     基于人工神经网络的动态优化设计建模方法，是利用多层人工神经网络极强的非线性映射功能，描述和处理动态系统中设计变量及其动态参数之间的关系。其分析过程简单而直接，且远比有限元模型计算速度快。动态优化设计的数学模型参照传统优化设计，动态优化设计数学模型包括三个要素：目标函数、约束条件、设计变量。结构优化设计参数在机械设计过程中，每个设计方案都可以用一组参数表示。设计参数分为可变参数和不可变参数两部分。那些满足设计方案的需要而不可改变的参数称为不可变参数，也称为结构常量；在优化过程中，可以改变的参数称为可变参数，也称为设计变量。可以通过优化算法寻找设计变量的最优解。在进行优化设计时，应该选具有普遍性，对所研究问题影响显著的参数作为优化设计的变量。  结构常量参数一般为结构设计必须满足的已知条件，约束条件在优化设计中，对设计变量的种种限制称为优化设计的约束条件，按照设计约束的形式来分，一般分为等式约束和不等式约束两类， ——设计变量的函数，称为约束函数，为不等式约束；——设计变量的函数，称为约束函数，为等式约束。目标函数优化设计就是在许多可行方案中，在设计变量允许的范围内，找出最好的且满足特定目标的方案。这些目标可能是多种多样的，如质量最小、体积最小、最大应力最小、固有频率最高、疲劳寿命最长等。通常可以用设计变量的数学函数表示，即是优化设计的目标函数或评价函数.

    目标函数值是评价设计方案优劣的标准，优化设计是要寻找最优点使目标值为最优，通常最优值可为目标函数的极大或极小值。一般情况下，这些目标函数或约束条件的设计变量是隐式的，求解这类问题，主要采用有限元法。以叉车外臂架为例，以臂架槽钢截面尺寸为设计变量，以外臂架的质量为目标函数，以外臂架结构中的最大应力和最大变形小于许用值，外臂架固有频率不小于许用固有频率值，建立优化设计的数学模型如下：目标函数：：式中：。固体结构数值分析主要包括有限元法、边界元法等方法。有限元不仅计算精度高，而且适应各种复杂的几何形状及边界条件，适于求解线性及非线性、勾质及非匀质问题；边界元仅适应规则区域及边界条件，适于求解线性、匀质问题。高空升降车臂架的几何形状相对复杂，分析过程中要考虑非线性问题，因此有限元法适合高空升降车臂架动力学分析。结构动力学设计的基础之一是结构动力学分析。

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   利用有限元法进行结构动力学分析包括以下:  有限元方程为：式中：—系统的质量矩阵；——系统的阻尼矩阵；——系统的刚度矩阵；——位移列阵；——速度列阵；——加速度列阵；——激振力列阵。结构的振动特性反映结构固有特征，包括振动固有频率、振型、阻尼、刚度、质量等参数，这些参数是结构振动分析的基础。结构的动力响应可以是外激励下的位移响应、速度响应、加速度响应、应力响应、应变响应等。灵敏度分析结构动力学设计的一个重要内容是灵敏度分析。灵敏度分析是一种广泛用于计算目标函数梯度的方法。基于灵敏度分析的优化方法属于梯度型优化方法，该方法需要计算目标函数对优化设计变量的偏导数。对结构进行优化设计就要对结构进行修改，灵敏度是关系结构修改非常重要的因素，灵敏度分析技术能正确有效地指出结构的薄弱部位及修改方向，通过灵敏度分析，可以缩减一些次要的设计变量以提高优化效率。

     结构动态特性的灵敏度分析是指结构设计变量的改变对结构动态特性变化的敏感程度。灵敏度可以用关注指标对某结构参数的变化梯度来表示。从数学意义上可理解为：若一函数可导，其一阶灵敏度在连续系统可表示为：幽或歷前者称为一阶微分灵敏度，后者称为一阶差分灵敏度。除了一阶灵敏度，还可以有高阶灵敏度。在结构动态分析中，可以是任何动态特性，既可以是物理参数，又可以是结构参数。通过灵敏度分析可以确定何种修改方案最为有效。实际中，可以使用多种动力特性参数进行灵敏度分析，当为特征值或特征向量时，相应的灵敏度称为特征灵敏度；当为响应时，相应的灵敏度称为响应灵敏度；当为频响函数时，相应的灵敏度称为频响函数灵敏度实模态参数的灵敏度可由式的特征方程。将振型正则化，设为系统的第个模态和特征值，则由式可得：记动态修改参数为将式对求偏导：将式两端前乘￠并引用式及式，对设计变量的灵敏度算式。或用固有频率表示为：通过结构的灵敏度分析，可以方便地确定结构哪些部位改进对修改结构动态特性最为有效；或者能方便地找出最敏感的结构设计参数，再利用修改结构重分析的方法，最终找到优化的结构动态设计方案.

      决定高空升降车臂架动态特性的基本因素包括：模态柔度、能量分布及阻尼分配模态柔度高空升降车臂架结构是个连续弹性体，其模态柔度大小与弹性变形能有关，高空升降车臂架系统第阶模态的最大势能为：  ——高空升降车臂架系统第阶主振型；——刚度矩阵；——第阶模态刚度。高空升降车臂架第阶模态柔度可以写成：——臂架所受外力；——在外力作用下，臂架的位移。当系统动柔度的放大因子等于时，即为系统的静柔度。因此高空升降车臂架各阶模态柔度之和等于高空升降车臂架的静柔度即：高空升降车臂架各阶模态柔度与静柔度之比的总和恒等于。所以要使高空升降车臂架模态柔度小，必须做到高空升降车臂架总的静柔度要减小。同时高空升降车臂架各阶模态柔度应该均勾以至相等。静柔度不降低，各阶模态柔度也降不下来。而各阶模态柔度不均勾，或出现某阶模态柔度过小

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