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岸边集装箱起重机结构动力修改

苏睛，卢耀祖，张氢，罗志凡

（同济大学机械工程学院，上海２０００９２）

［摘要］针对集装箱起重机复杂的动力学模型，使用ＡＮＳＹＳ软件对其有限元模型进行结构动力修改。

首先通过模态分析确定结构的振动特性，确定优化目标；以关键部位的板厚为设计变量进行优化，并对优

化结果作了灵敏度分析以判断离散设计变量的取值方向。优化结果较大地提高了集装箱起重机的动力性能，

表明了ＡＮＳＹＳ软件能处理复杂模型动力学优化问题的可行性和有效性。

［关键词］集装箱起重机；有限元；动力修改；优化

［中图分类号］ＴＤ４２２．４７［文献标识码］Ｂ［文章编号］１００１—５５４Ｘ（２００７）１１－００７３—０３

Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔａｉｎｅｒｃｒａｎｅ

ＳＵＱｉｎｇ，ＬＵＹａｏ—ＺＵ，ＺＨＡＮＧＱｉｎｇ，ＬＵＯＺｈｉ－ｆａｎ

随着集装箱运输量的增加，船舶日益大型化，第ｎ个设计变量；

使得集装箱起重机不断向大型化、高效化方向发ａ，６——系数；

展，对其工作性能的要求也越来越高。为保证集Ｎ——设计变量总数。

装箱起重机能安全可靠地工作，其结构必须具有实际值和函数拟和值之间存在误差，ｅｒｒｏｒ＝

良好的静、动态性能。目前生产的一些岸边集装Ｈ一目，其中Ｈ为实际目标值。

箱起重机在工作过程中会产生强烈的振动，严重

Ｅ一∑一ｅｒｒ０ｒ；一∑（Ｈ一目）ｚ（２）

影响操作者的身心健康，同时也引起对其结构疲

ｋ＝ｌ

劳寿命的担忧。式中——第是组设计集的权系数；

结构动力修改的目的是使结构在给定的工作ｎｄ——目前设计集的总数目。

环境下满足预期的动态特性要求。有限元方法和权系数可按如下方法选取：

实验模态分析方法（ＥＭＡ）是结构动力修改中的（１）小的目标函数值取高的权值；

两种基本方法［１］，随着有限元技术的发展，以及各（２）接近最优设计集的那组设计集取高的

种商用有限元软件的出现，进行有限元计算要比权值；

ＥＭＡ方便得多，并且能够预测结构修改后的各种（３）可行设计集取高的权值，不可行设计集

动态特性。取低的权值；

（４）上述３种方式的组合；

１优化过程

（５）所有权值都取为１。

ＡＮＳＹＳ软件是通用有限元计算软件，它的优最小二乘法确定系数ａ、ｂ可以得到拟合目标

化模块提供了两类优化方法：零阶方法和一阶方函数曲面，因此优化的目标是对近