[發(fā)明專利]無桿式開口氣缸組合式密封結構優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810820552.5
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN109165408A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 王恒;任杰;仲健林;王雪琴;蒯騰飛;趙昌方
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

1.一種無桿式開口氣缸組合式密封結構優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、首先根據工況要求初步給定組合式密封結構設計參數及密封圈溝槽尺寸參數，轉入步驟2；

步驟2、根據組合式密封結構設計參數在ABABQUS中建立組合式密封結構幾何模型，其中包括選擇單元類型、定義材料屬性、網格劃分、定義接觸關系、確定邊界條件及載荷，轉入步驟3；

步驟3、以上述幾何模型為前提，建立優(yōu)化過程所需的參數化模型，生成輸入文件，為下一步Isight的優(yōu)化提供接口，轉入步驟4；

步驟4、根據目標函數、約束條件及設計變量，建立組合式密封結構的優(yōu)化數學模型，轉入步驟5；

步驟5、利用Isight集成ABAQUS軟件，完成輸入輸出文件解析并進行參數表設置，轉入步驟6；

步驟6、選擇合適的優(yōu)化算法對優(yōu)化數學模型進行迭代運算求解，獲得優(yōu)化后的組合式密封結構的設計參數。

2.根據權利要求1所述的無桿式開口氣缸組合式密封結構優(yōu)化方法，其特征在于：上述步驟1中，組合式密封結構包括一個橡膠制成的O形密封圈和一個聚四氟乙烯滑環(huán)，工作時利用O形密封圈彈性體擠壓后的支撐力來實現(xiàn)聚四氟乙烯滑環(huán)和金屬表面的密封作用。

3.根據權利要求2所述的無桿式開口氣缸組合式密封結構優(yōu)化方法，其特征在于：上述步驟2中，針對組合式密封結構中的O形密封圈，因橡膠材料是一種超彈性材料，通過單軸拉伸壓縮實驗得出O形密封圈所用橡膠的應力-應變曲線，把應力-應變數據導入到ABAQUS材料參數模塊中，擬合出O形密封圈橡膠材料的本構模型，即可確定O形密封圈的材料屬性。

4.根據權利要求1所述的無桿式開口氣缸組合式密封結構優(yōu)化方法，其特征在于：上述步驟4中的優(yōu)化數學模型如下：

目標函數：minf(X)

設計變量：X＝[X₁，X₂……X_n]

約束條件：X_{i_min}≤X_i≤X_{i_max}，i＝1，2……n

其中f(X)為聚四氟乙烯滑環(huán)與金屬表面接觸處滑環(huán)唇口的最大接觸壓力；X_i為密封結構的第i個設計變量；X_i_min為第i個設計變量的下限值，X_i_max為其上限值；n為設計變量的個數。

5.根據權利要求1所述的無桿式開口氣缸組合式密封結構優(yōu)化方法，其特征在于：上述步驟5中，利用Isight優(yōu)化軟件，集成ABAQUS有限元軟件，在Command運行環(huán)境下調用密封結構參數化模型文件input.py，提交給ABAQUS求解器進行有限元分析計算，獲得并提取目標響應文件output.txt；Isight軟件的解析功能對輸入文件中的設計變量賦值并進行判別，滿足變量空間條件則提交給參數化模型文件運算，運算結束后提取目標響應結果；不滿足條件則返回一個相對很大的罰因子，同時返回輸入文件對設計變量重新賦值，從而把整個優(yōu)化過程集成為一個可以自動執(zhí)行的優(yōu)化系統(tǒng)。

6.根據權利要求1所述的無桿式開口氣缸組合式密封結構優(yōu)化方法，其特征在于：步驟6中，優(yōu)化算法采用MIGA和NLPQL的組合優(yōu)化策略。