基于模糊综合评价的桥式起重机金属结构绿色最优化设计理论研究

Bridge crane is the indispensable important national industrial production machinery and equipment, will produce many pollutants in the life cycle and to produce a great impact on the environment, and as an important part of bridge crane metal structure, profound influence the hoisting machinery relationship with the environment. This project is to bridge crane metal structure as the research object, in view of the crane in the life cycle of environmental pollution problems, research based on the fuzzy comprehensive evaluation method of green crane metal structure life cycle assessment method, and quantitative evaluation result. First the analytic hierarchy process is adopted to hoisting machinery metal structure life cycle factors of affect the environment step by step analysis, secondly, using the fuzzy comprehensive evaluation method of quantitative evaluation results, reveals the life cycle of hoisting machinery metal structure green fuzzy comprehensive evaluation mechanism. On the basis of the above research, the crane metal structure of the fuzzy comprehensive evaluation results into the green hoisting machinery metal structure optimization design model, build based on the fuzzy comprehensive evaluation method of green bridge crane metal structure optimization design theory and design method. The research of this project will provide a new environmentally sustainable design method and scientific basis for the design of lifting mechanical metal structure, which has important theoretical significance and engineering value.

桥式起重机是当今国家工业生产不可或缺的重要机械装备，在其生命周期中将会产生众多污染物并对环境产生很大影响，而金属结构作为桥式起重机的重要组成部分，深刻的影响着起重机械同环境的关系。本项目以桥式起重机金属结构为研究对象，针对起重机生命周期中对环境的污染问题，研究基于模糊综合评价法的起重机金属结构生命周期绿色评价方法，并量化评价结果。首先采用层次分析法对起重机械金属结构生命周期中会对环境产生影响的因素进行逐级的分析，其次，采用模糊综合评价方法对评价结果量化，揭示起重机械金属结构生命周期的绿色模糊综合评价机理。在上述研究的基础上，将起重机金属结构的绿色模糊综合评价结果纳入起重机械金属结构的优化设计模型中，构建基于模糊综合评价法的桥式起重机金属结构绿色最优化设计理论和设计方法。本项目的研究将为起重机械金属结构的设计提供新的面向环境可持续的设计方法和科学依据，具有重要的理论意义和工程价值。

针对起重机械结构在生命全周期中的绿色指标评价及基于绿色评价指标的绿色结构设计问题，本项目以国民经济建设中使用范围最广的通用桥式起重机为研究对象，分别研究桥式起重机械结构在生命周期中的材料消耗和切削废料对绿色评价指标的影响，针对当前起重机结构自重偏大、钢材消耗严重且因结构设计不合理导致的能耗过大等问题，以起重机制造过程中加工废料最少为目标，通过模糊数学理论综合评价起重机结构自重和加工废料对环境的影响程度，为起重机结构提供了一种可行绿色评价方案。，研究并采用了一种基于模糊数学和熵权法为特征的起重机械结构绿色度评价方法。根据通用桥式起重机结构的本质特征和全生命周期绿色指标间的模糊关系，基于传统的通用桥式起重机结构评价体系，构建了涵盖通用桥式起重机械生命周期的绿色指标评价层次模型。通过对起重机械的制造过程、使用过程和回收过程三方面因素的综合分析，通过熵权法对各层次集权重样本进行计算和分析，提升了评价过程的的准确性和样本计算的客观性。采用该方法对通用桥式起重机结构在生命周期范围内进行综合分析，验证了所提绿色评价方法的可行性。通过对起重机械生命周期绿色评价指标的分析和所构建的起重机械生命周期绿色指标评价模型，提出了一种面向起重机械的绿色安全多目标协同优化模型，采用智能优化算法为优化工具，将结构轻量化和结构寿命作为优化问题的目标函数，通过模糊综合评价方法对两项指标的绿色安全性能进行综合评价，以期在结构安全的前提下提升起重机的经济性和环境友好度。本项目的研究为起重机械装备的绿色设计提供了一种可行的方案，为研究对象的绿色评价提供了一种由计算结果到设计参数搜索的反馈机制。