基于响应面法的挖掘机三油缸结构动臂轻量化设计

论文摘要

考虑到三油缸结构动臂的结构特殊性,以及传统经验方法在结构设计上的保守性因素,提出了基于响应面法的变厚度轻量化设计方法,并搭建了基于多学科优化软件Isight、有限元软件Nastran以及利用Python语言二次开发的集成优化环境。基于板壳理论与测试数据建立了三油缸结构动臂危险工况的有限元参数化模型,并以其主要板厚尺寸为初始设计变量,以结构强度、刚度及重量为模型响应,结合最优拉丁超立方设计法对初始变量进行了灵敏度分析,使用筛选后的设计变量拟合响应面模型(RSM);以结构强度和刚度为约束条件,动臂质量最小为目标函数,采用多岛遗传算法对响应面模型进行优化。结果表明,在保证结构性能的前提下,该方法轻量化设计后的动臂减重14.7%,优化效率较有限元模型提高84%左右,优化效果显著且大幅度缩短了设计周期。

论文目录

• 0 引言
• 1 动臂轻量化模型确定
•   1.1 挖掘机工况选取
•   1.2 轻量化设计模型建立
•     1.2.1 有限元参数化模型及初始结果
•     1.2.2 数学优化模型
• 2 挖掘机动臂轻量化设计
•   2.1 集成优化环境的搭建
•   2.2 基于DOE的灵敏度分析
•   2.3 响应面模型的构建
• 3 基于多岛遗传算法的优化
•   3.1 算法选择及应用
•   3.2 优化结果及优化效率对比
• 4 结语

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 万宇阳,赵宏强,刘强,秦娟

关键词: 三油缸结构动臂,试验设计,集成优化,响应面模型,轻量化

来源: 现代制造工程 2019年11期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 机械工业

单位: 中南大学机电工程学院,山河智能装备股份有限公司国家级企业技术中心,中南大学轻合金研究院

基金: 国家自然科学基金资助项目(51375499),国家科技支撑计划资助项目(2015BAF07B02)

分类号: TH122

DOI: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2019.11.024

页码: 142-148

总页数: 7

文件大小: 1777K

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