Ứng dụng thuật toán tiến hóa vi phân trong thiết kế tối ưu dầm chính cầu trục

Bài báo trình bày phương pháp thiết kế tối ưu dầm chính theo chỉ tiêu trọng lượng tối thiểu của dầm bằng phương pháp tiến hóa vi phân. Kết quả nhận được là cơ sở khoa học cho việc thiết kế tối ưu chi tiết dạng dầm nói chung và cầu trục nói riêng, cũng như quá trình tự động hóa thiết kế máy.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng thuật toán tiến hóa vi phân trong thiết kế tối ưu dầm chính cầu trục HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN TIẾN HÓA VI PHÂN TRONG THIẾT KẾ TỐI ƯU DẦM CHÍNH CẦU TRỤC APPLICATION OF DIFFERENTIAL EVOLUTION ALGORITHM FOR OPTIMAL DESIGNING MAIN GIRDER OF GANTRY CRANE NGUYỄN VIẾT TÂN Khoa Động lực, Học viện Kỹ thuật Quân sự Email liên hệ: viet-tan.nguyen@mta.edu.vn trung bình trở lên, dầm chính thường được chế tạo bằng Tóm tắt phương pháp hàn. Dầm chính được chế tạo theo nguyên Dầm chính của cầu trục là một trong các bộ phận mẫu đã có sẵn hoặc cần phải tính toán thiết kế để đảm quan trọng của cầu trục. Bài báo trình bày bảo điều kiện bền và ổn định của dầm cầu trong quá phương pháp thiết kế tối ưu dầm chính theo chỉ trình làm việc. Việc tính toán này được thực hiện theo tiêu trọng lượng tối thiểu của dầm bằng phương các phương pháp khá phổ biến như lý thuyết sức bền pháp tiến hóa vi phân. Kết quả nhận được là cơ vật liệu hoặc các phần mềm có sẵn (Sap, AnSys,…) sở khoa học cho việc thiết kế tối ưu chi tiết dạng hoặc được lập trình trên các phần mềm Matlab, C++,… dầm nói chung và cầu trục nói riêng, cũng như theo các thuật toán khác nhau để giải bài toán tối ưu, quá trình tự động hóa thiết kế máy. trong đó có thuật toán tiến hóa vi phân (DE). Thuật toán này có nhiều ưu điểm nổi trội, cho phép giải các bài Từ khóa: Dầm chính, cầu trục, thiết kế tối ưu, tiến hóa vi phân. toán có hàm mục tiêu tuyến tính hoặc phi tuyến với việc tìm kiếm trên toàn miền khảo sát, giá trị các biến được Abstract phát ngẫu nhiên, thỏa mãn nhiều điều kiện ràng buộc. The main girder is one of the important parts of Do vậy, bài báo trình bày ứng dụng thuật toán DE để the gantry crane. The present article proposes a thiết kế tối ưu dầm chính cầu trục nhằm đa dạng hóa method to optimize the structure of the gantry phương án thiết kế tối ưu kết cấu. crane girder according to its minimum weight by 2. Xây dựng phương pháp thiết kế tối ưu dầm a differential evolutionary algorithm. The chính cầu trục obtained results serve as a scientific basis for either the optimal design of girders (i.e., gantry 2.1. Mô hình tính toán của dầm chính crane girders) or the automatic designing of the Theo [2], đối với cầu trục kiểu tựa, dầm chính của whole machine. cầu trục một dầm hay nhiều dầm đều được liên kết với dầm biên, dầm biên liên kết với ray của dầm dọc nhờ Keywords: Main girder, gantry crane, optimal các bánh xe di chuyển cầu trục. Cơ cấu nâng vật được design, deffrential evolutionary algorithm. treo (loại cầu trục một dầm) hoặc được tựa (loại cầu trục hai dầm) với dầm chính nhờ bánh xe di chuyển 1. Đặt vấn đề xe tời (xe con) và có thể thay đổi ở bất kỳ vị trí nào Cầu trục là máy nâng vận chuyển dạng cầu, sử trong khoảng làm việc theo chiều dài dầm chính. Mặt dụng rất phổ biến trong các phân xưởng cơ khí, nhà khác, do thiết bị treo vật được bố trí coi như trùng với máy luyện thép, nhà kho,... Cấu tạo của cầu trục bao mặt cắt trung tâm của dầm chính nên nếu không xét gồm các cơ cấu, hệ thống và chi tiết, trong đó có dầm đến dao động của dầm thì trạng thái chịu lực của dầm chính. Dầm chính là nơi nhận trực tiếp tải trọng nâng chính là chịu uốn thuần túy. Như vậy, mô hình tính vật, truyền tải trọng này đến các dầm biên, ray, dầm toán dầm chính theo điều kiện bền được đặc trưng dọc, gối đỡ dầm dọc và xuống nền. Dầm chính của bằng một dầm đặt trên hai gối tựa, với tải trọng nâng cầu trục một dầm hay nhiều dầm thường có các hình danh nghĩa đặt ở vị trí nguy hiểm nhất ở giữa dầm dạng phổ biến là chữ I, hộp chữ nhật và chữ C được chính, được mô tả như Hình 1. đặc trưng bằng các thông số hình học (chiều dài, chiều rộng, chiều cao, độ dày,…) và loại vật liệu chế tạo (thép SS400/Q235 hoặc cao hơn là Q345B). Phương pháp chế tạo dầm chính phụ thuộc vào tải trọng nâng vật, đối với cầu trục có tải trọng nâng vật Hình 1. Mô hình tính toán dầm chính 288 SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 Từ Hình 1, theo [3] điều kiện bền của dầm là: Trong đó: - r: Trọng lượng riêng của vật liệu làm dầm, M max s= £ s (1) (N/m3); Wx - V: Thể tích khối vật liệu chế tạo dầm chính, (m3). Trong đó: Thể tích V xác định theo dạng dầm, cụ thể: - Mmax : Mô men uốn lớn nhất trên dầm, (N.m); Đối dạng hộp chữ nhật: QL qL2 ...