导重准则法在装载机前车架结构优化中的应用.pdfVIP

导重准则法在装载机前车架结构优化中的应用 石光林 ，陈树勋 ，梁光明。 (1．广西工学院 机械工程系，广西 柳州 545006；2．广西大学 机械工程学院，广西 南宁 530004 3．广西柳工机械股份有限公司，广西 柳帅l，545007) [摘要] 提出了一种实用高效的机械结构优化设计方法——导重准则法，既能充分利用结构分析软件 ANSYS有限元建模、分析求解与结果输出方便的优势，又能发挥导重法优化效果好、收敛快的优越性，一 般只需约5～7次优化迭代计算，即可得到十分显著的优化效果，大大提高了设计效率与设计质量。其优越 性与实用性在某轮式装载机前车架的优化设计实践中得到充分验证。 [关键词] 车架；优化设计；导重法；敏度分析 [中图分类号]U294．25 [文献标识码]B [文章编号]1001—554X(2008)11-0091—03 Applicationof weightelementaryrequirementstofrontframestructureoptimizationforloader SHIGuang-lin，CHEN Shu-xun，LIANG Guang—ming 目前，常用的结构优化方法主要有两类：数学 明，该方法具有表达简洁，意义明确，收敛快，优 规划法和准则法。数学规划法的本质是根据设计点 化效果好的优点E。 的性态函数及其导数信息来决定寻优迭代方向和步 1 结构优化导重准则法简介 长，但随着设计变量与约束条件的增加，求解问题 规模的加大，采用数学规划法需要的结构分析次数 1．1 重量约束结构优化设计 即迭代计算次数迅速增加，故优化效率低，尤其是 其数学模型为 优化迭代的前几步优化效果不明显，因而难以满足 Find X= Ex1，z2，…，zN]fiRN 实际工程复杂结构优化设计的需要，影响其在工程 Mi72 (X) (2) 结构优化实践中的推广和应用[】]。 准则法由于有预先给定的衡量结构最优的准 5．t． W (X)一W 。K0 (3) 则，把寻找最优结构问题转化为寻求满足某一准则 ≤z≤ (=1：N) (4) 的结构问题，使优化迭代 “定向”进行，因而具有 式中，设计变量 X可由任意构件尺寸变量和 意义明确、收敛快和计算量少的优点。但无论是满 几何变量等构成；f (X)可为任意结构性态函数， 应力法、满约束准则、满应变能准则以及基于极值 如挠度、精度、应力储备安全度和 自振基频等； 条件和位移虚功表达的虚功准则法，皆因无法考虑 W、w。分别为结构重量和重量约束上限。 外载随设计变量变化而变化的速率，故仍存在准则 根据文献 [3]，对于上述数学模型，由极值条 不准的缺陷，且所涉及的结构形式和优化 目标约束 件推导出结构最优的导重准则基本表述为：最优结 具有很大局限_l2J。 构应按各组构件的导重正比分配结构重量。例如， 文献 E3]创立的结构优化导重法，是从极值 对于设计变量 z为板单元 (平面应力板)板厚t的 条件和刚度方程出发严密推导的理性准则法，意义 情况，第 组板单元重量数学表达为 明确、形式简洁，在不少方面改进了原有的结构优 W =Clipt=W0 ( ／G) (5) 化准则法，提高了