http://www.panyuyuntichechuzu.com/ 中山路灯车, 中山路灯车出租, 中山路灯车租赁 髙速压力机异类目标性能的稳健均衡设计
新闻分类:行业资讯 作者:admin 发布于:2018-07-224 文字:【
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摘要:
中山路灯车, 中山路灯车出租, 中山路灯车租赁 髙速压力机异类目标性能的稳健均衡设计 , 压力机异类目标性能稳健性设计统一模型, 某成形超精密高速压力机。本节考虑压力机运行过程中轴承摩擦产热引起热变形对压力机刚度的影响,添加8个滑动轴承和2个滚动轴承。以滑块截面关键尺寸和主轴转速作为设计变量,并考虑下滑块材料的密度和泊松比的不确定性,将其作为不确定变量。根据工程实际和设计要求,确定这7个变量的上下限。考虑冲压过程中的温升引起热变形对压力机整体性能的影响,将下滑块最大热变形的区间中值和区间长度作为优化目标。下滑块每分钟的冲压次数(冲压频率)直接影响冲压效率和压力机内部温升,故将冲压频率也作为优化目标。同时,为了保证下滑块在长时间冲压工作中的可靠性以及其轻量化要求,分别设置下滑块的最大热应力和重量的最大允许值进行约束,建立高速压力机的异类目标性能稳健性设计统一模型;由于不确定机械结构异类目标性能稳健性设计统一建模与均衡优化设计因素的存在,下滑块的最大热变形以区间数的形式表达.
构建为获得下滑块最大热变形、最大热应力以及重量的性能响应,对压力机进行热-结构耦合仿真分析。采用Solid187单元进行网格划分,其中上横梁和下滑块网格大小为50mm,其余构件网格大小为20mm,得到33194个单元,534420个节点;压力机在实际加工过程中的受力情况;压力机1/2模型在设计向量:c=(85,30,30,980,400)、不确定向量^(7300,0.3)时的热变形和热应力分布情况。在由设计变量和不确定性变量确定的空间内通过拉丁超立方采样获得55组样本点,利用Pro/E和AnsysWorkbench的协同仿真技术获取各样本点所对应的下滑块最大热变形、最大热应力和重量,进而利用Kriging技术构建这些性能指标值的近似预测模型。
讨论利用提出的机械结构异类目标性能稳健均衡优化算法对稳健性设计统一模型进行直接求解。设置遗传算法初始化参数,设定下滑块最大热变形区间中值的收敛阈值均为lE-4mm,下滑块冲压频率的收敛阈值为lr/min,即当代种群中,下滑块最大热变形的最大区间中值与最小区间中值的差值均小于lE-4mm,且下滑块冲压频率的最大值与最小值的差值均小于lr/min时,认为目标函数达到收敛。完成设置后对模型进行直接求解,区间约束性能指标收敛过程,区间目标性能指标收敛过程,本次优化在第49代时完成收敛,其所对应最优设计向量为(74.3,49.7,16.0,1080.5,366.7),其优化结果与初始设计,即设计向量为(80.0,30.0,30.0,980.0,350.0)时的对比情况。由于需要同时考虑各约束之间、各异类目标之间、约束与目标之间的稳健性均衡,目标性能的收敛过程波动较大且收敛速度不快。初始设计方案在较高冲压频率时下滑块的热应力和重量较小,但热变形大,难以保证压力机的加工精度。通过优化设计,在满足约束条件的基础上,下滑块的最大型目标性能(冲压频率)较初始设计稍有下降,而滑块的最小型目标性能(最大热变形)区间中值较初始设计明显减小,表明滑块热刚度有较大提高。在高速压力机实际运行过程中,重量是否稳健对压力机性能几乎没有影响,而表征滑块热刚度和强度的最大热变形和最大热应力的稳健性过低,将无法保证高速压力机的加工精度和可靠运行。初始设计未考虑各性能指标之间的稳健性均衡,下滑块重量具有较高的稳健性,但其最大热应力和最大热变形的稳健性较低。通过提出算法进行稳健均衡优化设计,下滑块的重量稳健性稍有下降,但其最大热应力和最大热变形的稳健性均得到明显提升,即实现了高速压力机整体性能的稳健性均衡优化。
利用区间数表示不确定性因素,建立了包含最小型、固定型、最大型和偏离型目标性能指标的机械结构异类目标性能稳健性设计统一模型,提出了异类目标性能稳健性的统一度量方法和异类目标性能指标间的稳健均衡原则,基于稳健性均衡分类的异类目标性能稳健性整体距离排序法则实现了异类机械结构目标性能的稳健性均衡优化。最后,通过数值算例和高速压力的稳健均衡优化设计实例对提出算法进行验证。优化结果表明:提出的机械结构异类目标性能稳健均衡设计方法能够得到使多类型目标性能和多约束性能稳健均衡的设计结果。
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