项目按基金申请书中的拟定的总体路线，按计划实施，完成了研究目标。理论方面，构建了臂架结构由结构原型-初步构形-杆系结构-成熟结构-适应结构的优化生长模型，提出了新的臂架结构优化设计方法。其中，结构原型-初步构形本质为寻求最优拓扑，课题深入开展以下研究：改进传统结构拓扑优化理论，包括变密度法、仿生SKO方法等；将人工智能算法引入结构优化拓扑设计中；基于仿生思想，提出了仿生生长快速拓扑优化方法；研究了结构模型重建理论。初步构形-杆系结构方面，提出了用于结构优化设计的骨架提取算法，包括基于二值图像细化及基于传力路径的骨架提取算法；并基于生长的理念，提出了杆系结构优化设计的力锥生长法。基于准则法建立了杆系结构-成熟结构的优化理论。成熟结构-适应结构是动力学优化问题，基于灵敏度分析法和遗传算法，构建了臂架结构动力学固有特性和动力学响应的优化模型。在既定研究路线外，课题还深入开展了臂架结构稳定性优化理论的研究，包括基于变密度理论的稳定性拓扑优化算法；杆系结构线性SKO优化方法和几何非线性SKO优化方法；以及组合臂架结构线性失稳、变幅系统悬垂效应、几何材料非线性整体稳定性、局部杆件稳定性等。基于上述理论的研究，开展了起重机臂架结构的仿真优化，包括桥式起重机主梁及巷道堆垛机立柱优化设计；塔式起重机起重臂优化设计；2500吨环轨式起重机臂架优化设计等。最后，基于桥式起重机箱型主梁和塔式起重机起重臂的优化结果，采用量纲分析法推导相似准则，以5:1的相似比开展了原始臂架结构和优化臂架结构的模型试验，验证了臂架结构优化设计理论的正确性和有效性。本课题的研究为桁架式臂架结构的优化设计提供了全新的设计思路，也为结构优化设计领域带来了新的探索方向。 2100433B