[發(fā)明專(zhuān)利]一種伸縮吊臂靜態(tài)模型的集成優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410261927.0
• 申請(qǐng)日: 2014-06-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104008254B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 紀(jì)愛(ài)敏;殷旭;李潤(rùn);王銘龍;朱明娟;宋偉偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用ISIGHT優(yōu)化平臺(tái)調(diào)用ANSYS有限元分析軟件的伸縮吊臂集成優(yōu)化方法，屬于機(jī)械設(shè)計(jì)與自動(dòng)化領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及受大多數(shù)行業(yè)需求和作業(yè)高效益的驅(qū)動(dòng)，伸縮吊臂的使用越來(lái)越普遍，而在吊臂的常規(guī)設(shè)計(jì)方法中，吊臂寬高以及各節(jié)臂厚度等參數(shù)都是按經(jīng)驗(yàn)在一個(gè)取值范圍內(nèi)選取的，因此帶來(lái)了功耗過(guò)大、材料浪費(fèi)、狀態(tài)不佳、性能不可靠等問(wèn)題。對(duì)于伸縮吊臂優(yōu)化應(yīng)在滿(mǎn)足強(qiáng)度剛度約束條件的前提下以高承載、輕自重為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。現(xiàn)有的利用ANSYS等軟件的優(yōu)化由于受到軟件優(yōu)化能力的局限，因此并不能得到最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種伸縮吊臂靜態(tài)模型的集成優(yōu)化方法，利用ISIGHT優(yōu)化平臺(tái)調(diào)用ANSYS有限元分析軟件的伸縮吊臂集成優(yōu)化方法，該方法運(yùn)用ANSYS對(duì)吊臂進(jìn)行強(qiáng)度剛度分析，并通過(guò)ISIGHT優(yōu)化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)仿真和優(yōu)化，并最終取得全局優(yōu)化解，提高伸縮吊臂的優(yōu)化效率和優(yōu)化精度。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種伸縮吊臂靜態(tài)模型的集成優(yōu)化方法，其特征在于：包括以下步驟：

⑴在ANSYS有限元分析軟件中建立吊臂靜態(tài)模型，并通過(guò)對(duì)吊臂強(qiáng)度剛度進(jìn)行分析后得到集成優(yōu)化的input輸入文件和output輸出文件；

⑵ANSYS通過(guò)編程的方式與ISIGHT進(jìn)行集成，選取輸入文件中的相關(guān)參數(shù)作為優(yōu)化問(wèn)題的設(shè)計(jì)變量；

⑶采用批處理的方式借助analysis.bat腳本的方式驅(qū)動(dòng)ANSYS進(jìn)行有限元分析；

⑷讀取輸出文件，從中調(diào)取吊臂優(yōu)化問(wèn)題的目標(biāo)值、約束值和設(shè)計(jì)變量?jī)?yōu)化值；

⑸利用ISIGHT中的優(yōu)化算法進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)的修正，并將修正后的參數(shù)值重新返回到輸入文件中，傳遞至ANSYS進(jìn)行下一輪優(yōu)化迭代；

⑹直到輸出文件傳遞出的約束值符合問(wèn)題需求，則集成優(yōu)化結(jié)束，輸出全局最優(yōu)解。

建立吊臂靜態(tài)模型時(shí)，首先確定伸縮吊臂的設(shè)計(jì)變量、體積目標(biāo)函數(shù)和若干個(gè)強(qiáng)度剛度性能約束條件，然后根據(jù)這些參量建立吊臂模型。

所述伸縮吊臂的設(shè)計(jì)變量、體積目標(biāo)函數(shù)和強(qiáng)度剛度約束條件如下：

X＝[H,W,ω,R₁～R_n+1,A₁～A_n+1]^T

minf＝V₁

0.8≤ω≤1.0,0.57≤H≤0.612,0.37≤W≤0.404,

0≤DOF≤0.5,S₁,S₂,…,S₉≤4.84×10⁸

其中，伸縮吊臂的設(shè)計(jì)變量集合X中，H為伸縮吊臂基本臂的高度；W為基本臂的寬度；ω為吊臂下截面NURBS曲線的權(quán)重值；R₁～R_n+1分別為吊臂基本臂直至n個(gè)伸臂的上半截面板厚；A₁～A_n+1分別為吊臂基本臂直至n個(gè)伸臂上下板厚度差值，DOF為吊臂撓度值約束；S₁～S₉為選定的吊臂危險(xiǎn)截面處的9個(gè)主要節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力約束；min?f為吊臂的體積目標(biāo)函數(shù)。

伸縮吊臂為五伸的伸縮吊臂，具有基本臂、一伸節(jié)臂、二伸節(jié)臂、三伸節(jié)臂、四伸節(jié)臂和五伸節(jié)臂。

所述伸縮吊臂的設(shè)計(jì)變量、體積目標(biāo)函數(shù)和強(qiáng)度剛度約束條件如下：

X＝[H,W,ω,R₁～R₆,A₁～A₆]^T

minf＝V₁

0.8≤ω≤1.0,0.57≤H≤0.612,0.37≤W≤0.404,

0≤DOF≤0.5,S₁,S₂,…,S₉≤4.84×10⁸，

R₁,R₂,R₃∈[0.0050,0.0060,0.0070]，

R₄,R₅∈[0.0040,0.0050,0.0060]

R₆∈[0.0030,0.0040,0.0050],