张志强 秦义校 谷金朋

太原科技大学机械工程学院 太原 030024

0 引言

臂架为典型的细长桁架结构，是履带起重机的主要承载构件，在较大载荷作用下易发生几何非线性行为，使臂架变形过大而失稳。因此，质量轻、承载力高的臂架对保证履带起重机的工作性能非常重要。基于不同的优化设计方法和分析软件，国内外学者对桁架式臂架结构进行了许多研究。文献[1]从1968年～2014年介绍了具有离散设计变量的桁架结构优化的模型，理论和数值方法。该领域的文章全面收集，其研究方法已从确定性方法转变为元启发式方法，即随机方法搜索方法。文献[2]将基于生物地理学的优化（BBO）和差分演化（DE）方法进行混合，优化具有连续和离散变量的桁架结构的设计。文献[3]提出一种自适应精英差分进化算法（aeDE），用于优化具有离散设计变量的桁架结构。通过6个具有离散设计变量的桁架结构优化问题，证明了该方法的有效性和可靠性。文献[4]充分考虑起重机失稳因素，进行了结构振动和失稳分析，为其合理安全设计提供了理论基础。文献[5]提出一种面向对象的桁架臂架建模方法，为桁架臂架系统仿真设计提供了方法基础，并以全地面起重机桁架副臂为例，验证了该方法的正确性和可行性。

由于本文中的最佳动臂尺寸受特定运输条件和制造模型的限制，故选择此模型中最大的动臂。图1为优化的复杂桁架，动臂总长为120 m，底部两个下部铰接点之间的距离为2.2 m，且动臂顶部的横截面较小。……