【正文】 rences)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．摘 要本文以課題“立體車庫的內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計”為依托，對電梯升降式立體車庫的某些內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計。2000年我國轎車保有童接近400萬輛，2002年我國轎車保有It接近500萬輛，據(jù)估計2005年我國轎車保有量將達到1000萬輛，平均每年增長80萬輛(據(jù)最新統(tǒng)計，2002年轎車實際銷售120萬輛)，而2010年轎車保有量將達到2000萬輛，平均每年增長200萬輛。因此，在大中城市建設(shè)立體停車庫是不可回避的當務(wù)之急。另一方面，汽車處于怠速狀態(tài)，尾氣污染特別嚴重。機械式停車庫按其停放形式的不同可分為機械立體停車庫和復式停車庫。取車時，駕駛員打卡后系統(tǒng)就會自動把要取的汽車取下來，駕駛員只等待開車離開就行。在建立數(shù)學模型時學要應(yīng)用專業(yè)知識確定設(shè)計的限制條件和所追求的目標，確立各設(shè)計變量之間的相互關(guān)系等。 近年來提出的增廣乘子法在計算過程中數(shù)值穩(wěn)定性，計算效率上都超過懲罰函數(shù)法。此外，還必須分離出方程組的重根。既然式(11)和(13)有相同的和，仍然要考慮由式(13)表示增廣乘子函數(shù)的主要原因是，這兩類函數(shù)的二階導數(shù)矩陣，即海賽矩陣的性質(zhì)不同。顯然，當時， 將是原問題的約束最優(yōu)解。從第二次迭代開始，乘子向量按式(18)校正。用式(110)計算時，一般取，以免因增加太快，使乘子迭代不能充分發(fā)揮作用。6)按式(19)或式(110)計算懲罰因子，再令，轉(zhuǎn)步驟2)。將式(116)代入式(114)，得到乘子迭代公式 (118)對于同時具有等式約束和不等式約束的優(yōu)化問題 構(gòu)造的增廣乘子函數(shù)的形式為 (119)式中 － 不等式約束函數(shù)的乘子向量。電梯式停車庫具有極高的土地利用率。如果不采用全智能方式則會降低效率。圓周存取方式就是停車位以電梯井道為中心作圓周分布，每一樓層的停車位最多，不過這種方式的存取機構(gòu)最復雜。交換托盤式存取車方式是指每個停車位都有一個放置車輛的托盤，通過對托盤的存取實現(xiàn)存取汽車。停車位的叉梳設(shè)計為固定的，升降電梯吊籠中的叉梳在動力系統(tǒng)的帶動下可以橫向移動。全鋼框架結(jié)構(gòu)施_L速度快，占地面積小，適合在鬧市區(qū)獨立建造。梳叉4， 5的材料用120X6OX3的矩形鋼管。取車的過程與存車時相反，橫移叉梳的上平面升到比固定叉梳的上平面低40mm 的高度，使固定叉梳在橫移時不與汽車輪胎發(fā)生干涉，然后橫移叉梳作橫向平移。因此，剛度所決定的約束條件為構(gòu)造最優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型：采用增廣乘子法進行優(yōu)化計算，構(gòu)造增廣乘子函數(shù)式中 －懲罰因子 －增廣乘子， 編程進行優(yōu)化計算，得到如下結(jié)果：對計算結(jié)構(gòu)進行圓整后得： 通過優(yōu)化設(shè)計，比原設(shè)計方案的目標函數(shù)值下降了許多，且各項約束條件都得到了滿足。本課題的車庫設(shè)計容量為20輛，需要10層停車標準單元，這樣車庫總層數(shù)為12層，總高度為。 停車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架由柱、梁和桿組成。按基本載荷作用情況，將停車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架結(jié)構(gòu)分析的計算工況分為。各工況鋼結(jié)構(gòu)骨架的桿單元均受壓，其中左右兩側(cè)桿單元壓應(yīng)力最大，而前后兩側(cè)桿單元壓應(yīng)力最小。z向最大位移和總位移最大值發(fā)生在上支承梁上，梁向下彎曲變形。設(shè)計采用的許用應(yīng)力為100MPa，許用位移為4mm。(3) 立體車庫總體鋼結(jié)構(gòu)骨架的優(yōu)化設(shè)計通過對比，設(shè)計了立體車庫的鋼結(jié)構(gòu)骨架，運用有限元方法對鋼結(jié)構(gòu)骨架進行了各種工況的受力分析和變形分析，找出了鋼結(jié)構(gòu)骨架的最大應(yīng)力作用單元和最大變形單元。借此論文完成之際，謹向?qū)熃饌髦颈硎疚艺嬲\的感謝和崇高的敬意!在論文完成過程中，我還得到了其他同學的熱情幫助。 如若貴公司在馬鞍山附近有項目或者業(yè)務(wù)繁忙，可以與我司聯(lián)系，竭誠為您服務(wù)。 在論文寫作過程中，我的專業(yè)知識得到了鞏固和系統(tǒng)化，并且在實踐中學到了許多課堂上學不到的東西，這為我以后的社會工作和生活打下了堅實的基礎(chǔ)。同時，我的專業(yè)知識也得到了鞏固。本次研究的對象是一個有20個車位的立體車庫，從節(jié)省材料的角度來考慮，相當有必要對停車位(固定叉梳)進行優(yōu)化設(shè)計。取停車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架的總重量為優(yōu)化設(shè)計的目標函數(shù)，即式中 － 第個單元的密度，截面積和長度， － 單元總數(shù)為保證停車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，以結(jié)構(gòu)應(yīng)力和節(jié)點位移不大于許用值作為減輕結(jié)構(gòu)重t設(shè)計的約束條件，即，式中 ， － 結(jié)構(gòu)中的最大應(yīng)力和最大節(jié)點位移， ， － 結(jié)構(gòu)的許用應(yīng)力和許用節(jié)點位移通過上面的分析，可建立優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型為采用增廣乘子法進行優(yōu)化計算，取增廣乘子函數(shù)為 式中 －懲罰因子 －拉格朗日乘子， 。從表3可以看出，除工況1外，其它3種工況鋼結(jié)構(gòu)骨架節(jié)點x， y向最大位移發(fā)生在第1層橫梁上(橫梁層數(shù)由下往上計)。 鋼結(jié)構(gòu)骨架的受力分析在各種工況載荷的作用下，鋼結(jié)構(gòu)骨架中梁單元(在節(jié)點i或j處)和桿單元的最大應(yīng)力見表2工況梁單元最大拉應(yīng)力單元(節(jié)點)梁單元最大壓應(yīng)力單元(節(jié)點)桿單元最大壓應(yīng)力單元(節(jié)點)1146(j)1(j)2652146(j)1(j)2653146(j)1(j)2654146(j)1(j)266表2各工況鋼結(jié)構(gòu)骨架均在前輪放置一側(cè)兩邊立柱與下方橫梁交點處產(chǎn)生最大壓應(yīng)力，其中對稱載荷工況壓應(yīng)力最大。所研究的停車庫共有20個車位，額定車輛載荷為1600k。這些單元僅僅在節(jié)點處連接，單元之間的載荷也僅由節(jié)點傳遞，所有的計算分析都將在這個模型上進行。 中部為標準層，用來停放車輛，它由標準單元組成，可以根據(jù)實際車庫容量來適當加減層數(shù)。固定梳叉全部采用矩形鋼管，其截面形式如圖7，為了設(shè)計的合理性，對其進行優(yōu)化，矩形管的高度H， h和寬度B， b為需要決定的設(shè)計參數(shù)，考慮到矩形鋼管管壁的厚度L=Hh=Bb，所以實際設(shè)計參數(shù)只有三個，故定H， h和B為設(shè)計變量，即以矩形管的質(zhì)量W作為目標函數(shù)，要求愈輕愈好。為解決這個問題，固定叉梳的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖圖5。 (L) m (W) X (H)，設(shè)計橫移叉梳的尺寸。這不僅提高了整個系統(tǒng)的可靠性，而且使得維修方便。后一種方式中，停車位的叉梳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大為簡化，而升降吊籠內(nèi)的機構(gòu)稍微復雜，從總體來看，運動機構(gòu)減少，增加了整個車庫的可靠性。叉梳式存取車方式，不設(shè)載車托盤，取車時電梯直接升到所取車的停車位，沒有空行程，減少了取車時間，提高了取車效率。升降電梯升降到停車樓層后可以在扇形停車位范圍內(nèi)存取車輛，這樣就增加了每一樓層的停車位。隨著科技的發(fā)展，高架倉儲式停車庫出現(xiàn)了全智能的形式，采用一個機器人(可行走式電梯)來實現(xiàn)車輛的存取。與循環(huán)式停車庫相反，電梯式停車庫停車位是固定的，汽車的存放通過電梯系統(tǒng)上下移動到停車位前，利用特有的橫向移動裝置來實現(xiàn)汽車的存取。若，則于是，可得 (116)將式(116)代入式(115)，得 (117)這就是不等式約束優(yōu)化問題的增廣乘子函數(shù)，它與式(115)的不同之處在于松弛變量已經(jīng)完全消失。5)如果，迭代終止。因為增廣乘子法并不要求→∞。1)在沒有其他信息的情況下，初始乘子向量取零向量，即，顯然，這時增廣乘子函數(shù)和外點懲罰函數(shù)的形式相同。 假定懲罰因子取為大于的定值，則增廣乘子函數(shù)只是、的函數(shù)。所有，不論r取何值，式(13)與原問題有相同的極值點，與(11)有相同的拉格朗日乘子向量。拉格朗日乘子法看起來似乎很簡單，實際上這種方法存在著許多問題，例如對于非凸問題容易失敗。但是，懲罰函數(shù)也存在不少問題，從理論上講，只有當r→∞(外點法)或r→0(內(nèi)點法)時，算法才能收斂，因此序列迭代過程收斂較慢。 機械優(yōu)化設(shè)計相關(guān)知識 優(yōu)化設(shè)計概述 機械優(yōu)化設(shè)計包括建立優(yōu)化設(shè)計問題的數(shù)學模型核選擇恰當?shù)膬?yōu)化方法與程序兩方面的內(nèi)容。(3)使用方便。這樣的車庫就把每輛車的停車面積和空間盡可能壓縮到最小，車庫實際上成為一種停放車輛的容器，充分發(fā)揮了機械停車庫的優(yōu)勢。取車時，駕駛員跟隨電梯一起上去，到了樓層后駕駛員駕車離開電梯找車位停下，然后駕駛員坐人梯下樓：相反，取車時，駕駛員先坐人梯上樓，然后開車到電梯口等候電梯，人車隨電梯一起下樓。這樣，一方面，在寸土寸金的大城市，設(shè)立露天停車場