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摘要：为确保绞磨机性能测试实验台测试过程中的安全性，保证龙门架的刚强度并提高材料利用率，以龙门架所受最大变形量、最大等效应力和质量为优化目标开展了结构优化设计研究，提出了一种基于参数化有限元模型的试验设计—响应面代理模型—遗传算法优化相结合的结构优化设计方法。首先，基于龙门架的三维参数化模型及受力分析情况，建立了有限元分析模型，得到了龙门架所受最大等效应力和最大变形量；然后，利用中心复合设计（CCD）法进行了试验设计分析，并建立了基于克里金（Kriging）法拟合的响应面模型；最后，结合了多目标遗传算法寻求出结构参数的Pareto优化解集，对优化解集调整并开展了有限元分析验证。研究结果表明：优化后的龙门架所受最大变形量和最大等效应力与优化前相比分别降低了49.6%和36.4%，极大提高了龙门架的刚度和强度；且通过开展绞磨机逐级递增牵引性能测试及应力测试，进一步验证了龙门架的可靠性及结构优化设计方法的可行性。该研究结果可为同类工程设备结构优化设计提供一定的技术指导。
文章目录
0 引 言
1 绞磨机性能测试原理及龙门架优化
1.1 结构组成及工作原理
1.2 龙门架的受力分析
1.3 龙门架优化流程
2 龙门架参数化建模及分析
2.1 龙门架三维参数化建模
2.2 龙门架有限元分析
2.2.1 有限元模型建立
2.2.2 刚、强度分析
3 龙门架结构优化
3.1 设计参数范围
3.2 试验设计
3.3 响应面拟合分析
3.4 多目标优化
3.5 优化结果验证
4 绞磨机性能实验
5 结束语
