Optimization of overhead crane main girder considering deflection constraint using differential evolution
DOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.107.2025.126-133Từ khóa:
Cầu trục; Dầm chính; Thiết kế tối ưu; Độ võng; Tiến hóa vi phân.Tóm tắt
Cầu trục là một trong những thiết bị nâng chuyển dùng để nâng, hạ, di chuyển hàng hóa trong phạm vi nhà xưởng, kho bãi, được sử dụng tương đối phổ biến hiện nay. Dầm chính đóng vai trò quan trọng nhất, trực tiếp chịu tải trọng trong quá trình nâng hạ và các lực tác động khi cầu trục hoạt động. Trong bài báo này, nhóm tác giả trình bày phương pháp thiết kế tối ưu dầm chính bằng phương pháp tiến hóa vi phân có xét thêm điều kiện độ võng của dầm trong hai trường hợp mặt cắt hình hộp chữ nhật rỗng và chữ I. Kết quả nghiên cứu của bài báo là cơ sở khoa học và thực tiễn quan trọng để lựa chọn bộ thông số kết cấu hợp lý cho dầm chính cầu trục, đồng thời góp phần nâng cao hiệu quả thiết kế, gia công và khai thác thiết bị. Ngoài ra, kết quả của bài báo được dùng để đánh giá so sánh tối ưu hai dạng mặt cắt, làm cơ sở tham khảo trong việc lựa chọn hình dạng tiết diện dầm theo điều kiện độ bền uốn và độ võng.
Tài liệu tham khảo
[1]. Hoang Van Nam, “Design of Optimal Control for the Lifting Mechanism of a Bridge Crane”, Journal of Marine Science and Technology, vol. 20, pp. 99–104, (2009).
[2]. Duong Minh Duc, Dao Quy Thinh, Do Trong Hieu, “Time optimal control for overhead crane using input shaping method”, The University of Danang Journal of Science and Technology, vol. 21, no. 4, pp. 62–67, (2023).
[3]. Vladimir A. Suvorov, Mohammad Reza Bahrami, Evgeniy E. Akchurin, Ivan A. Chukalkin, Stanislav A. Ermakov, Sergey A. Kan, “Anti sway tuned control of gantry cranes”, SN Applied Sciences, (2021), https://doi.org/10.1007/s42452-021-04719-w.
[4]. Huaitao Shi, Gang Li, Xiaotian Bai, Jianqi Huang, “Research on nonlinear control method of underactuated gantry crane based on machine vision positioning”, Symmetry, vol. 11, no. 987, (2019), https://doi.org/10.3390/sym11080987.
[5]. Huaitao Shi, Gang Li, Xin Ma, Jie Sun, “Research on Nonlinear Coupling Anti-Swing Control Method of Double Pendulum Gantry Crane Based on Improved Energy”, Symmetry, vol. 11, no. 1511, (2019), https://doi.org/10.3390/sym11121511.
[6]. Shebel Asad, Maazouz Salahat, Mohammed Abu Zalata, Mohammad Alia, Ayman Al Rawashdeh, “Design of Fuzzy PD-Controlled Overhead Crane System with Anti-Swing Compensation”, Engineering, vol. 3, pp. 755–762, (2011), https://doi.org/10.4236/eng.2011.37091.
[7]. Ali Ahmid, Van N. Le, Thien M. Dao, “An Optimization Procedure for Overhead Gantry Crane Exposed to Buckling and Yield Criteria”, International Journal of Technology & Engineering, vol. 08, issue 02, pp. 28–38, (2017), http://dx.doi.org/10.21013/jte.v8.n2.p3.
[8]. Harshil Patel, Dhruv Upadhyay, Divyang Patel, “Design Optimization of Box Girder in Gantry Crane using Finite Element Analysis Software”, International Research Journal of Engineering and Technology, vol. 07, issue 02, pp. 1906–1917, (2020).
[9]. Nguyen Hong Tien, Bui Huy Kien, Tran Thi Thu Thuy, Nguyen Thi Thu Huong, Trinh Dong Tinh, “Research optimal structural design for cranes”, Journal of Science & Technology, vol. 47, pp. 52–57, (2018).
[10]. Nguyen Viet Tan, “Application of differential evolution algorithm for optimal designing main girder of gantry crane”, Journal of Marine Science and Technology, pp. 288–292, (2021).
[11]. Ferdinand P. Beer, E. Russell Johnston Jr., John T. DeWolf, David F. Mazurek, “Mechanics of Materials”, McGraw-Hill Education, (2010).
[12]. TCVN 4244:2005, “Lifting appliances – Design, construction and technical survey”, Vietnam Standard, (2005).
