随着国家持续稳定的固定资产投资及“一带一路”政策的扶持,工程机械行业出现了持续、健康的发展局面。门式起重机使用范围广、适应能力强、承载能力大等优点使其具有广阔市场。针对传统设计中大多采用参照同类产品进行估算、理论与经验相结合法设计初始方案而造成主梁截面面积偏大、耗材增多、制造成本普遍增高的问题,本文提出采用算法混行策略对门式起重机实现尺寸优化,提高材料利用率,缩短设计周期,在此基础上开发U型门式起重机轻量化设计软件实现系列化、轻量化、快速化设计。本文研究主要内容如下:(1)针对人工鱼群算法中存在的问题,提出基于嵌入干扰机制的改进人工鱼群算法。以参数统计分析为基础,设定步长与视野数值成反比的条件下,构建一种模仿生物视觉特性的步长、视野因子模型,并将差分进化算法中的变异行为作为人工鱼群完成觅食、聚群、追尾行为后的干扰行为。(2)提出以“优势互补”为理念的串行算法,利用遗传算法全局快速收敛、改进人工鱼群算法在小变量范围中求解精度较高、稳定性好等优势,通过在DAFSA中增加缩小变量范围模块的方法构建DAFSA-GA模型,形成串行算法。(3)提出以“扬长避短”为理念的混行算法,利用单一算法的全局收敛性、解析法的精确性,构建一种将并行模块与二次优化模块相串联的模型,形成混行算法。(4)分别采用许用应力法、极限状态法对U型门式起重机金属结构设计,从强度、刚度、稳定性方面对其设计校核。(5)基于优化设计理论和C#开发U型门式起重机金属结构优化设计软件。可实现U型门式起重机(一刚一柔)的系列化、轻量化、快速化设计,达到缩短设计周期,提高材料利用率,降低制造成本的目的。