金属波纹管结构的协同优化设计方法.pdfVIP

学兔兔 l违 匐 化 金属波纹管结构的协同优化设计方法 Synergistic optimization design method of metal bellows structure 薛加海’，廖小平’，夏 薇 ，于晓默‘，白艳新’ XUE Jia．hal’，LIA0 Xiao．ping’，XIA Wei ，YU Xiao—mo。，BAI Yan—xin。 (1．广西大学机械工程学院，南宁530004；2．广西大学材料科学与工程学院，南宁530004) 摘 要：本文探索一种将成形工艺应用于产品结构设计的协同优化的创新设计方法。基于成形工艺分析 对结构优化的各目标函数进行约束和限制，以金属波纹管最小整体刚度和最小重量为优化目 标建立优化模型，采用改进型多目标粒子群进化算法优化获得非优劣解集，并基于成形工艺 分析对结构优化的各目标函数进行约束和限制建立的成形工艺优选方案进一步筛选最佳结构 优化设计参数组，获得满意的优化结果。算例优化结果表明新方法能有效逼近实际在用波纹 管结构设计，从而为用户提供更为实用和直观有效的设计方案。 关键词：金属波纹管；结构设计；成形工艺；多目标粒子群；协同优化 中图分类号：TH1 3；THI 6 文献标识码：A 文章编号：1 009—01 34(201 3)05(上)一01 35—04 Doi：1 0．3969／J．Issn．1 009-01 34．201 3．05(I-)．38 0 引言 基于高斯过程的参数关联性分析，将高斯过程与 金属波纹管作为减震元件、补偿元件、密封元 模糊控制相结合，提出了高斯模糊式协同控制方 法，实现了对注塑成型工艺参数的协同控制。 件及管路连接件，在日常生活中得到了广泛应用。 从对金属波纹管成形工艺优化和目标优化分 由于经受循环载荷作用，其结构设计既要保证部件 析入手，提出了金属波纹管的协同设计方法，基 具备一定的位移补偿来满足工程应用的需要；同时 于成形工艺分析对结构优化的各目标函数进行约 需要兼顾强度、刚度、疲劳寿命及稳定性等性能约 束和限制，采用改进型多目标粒子群优化方法对 束；而在相同的材料和结构设计情况下，成形工艺 成为影响金属波纹管性能的主要因素，是其结构设 其结构参数进行多目标优化得到优化解集，最后 计需要考虑的必备条件，所以金属波纹管结构设计 再进行基于成形工艺分析的优选，以期获得金属 波纹管结构设计的满意优化参数组。 是典型的多目标协同优化设计问题。 在以往的工艺过程中，以分析设计为准则的 1金属波纹管液压成形工艺优化 校核式设计¨卫 往往需要凭借人为经验反复运算 传统的液压成形工艺设计包括坯料长度计 才能得到一个满意的设计结果，周期长，工作量 算、成形压力设计、变薄量控制、成形模具设计 大；而单单以成形态金属波纹管性能参数为对象 等方面。其中，成形模具设计变量多，各部位的 的设计方法口．4 或以成形工艺性能为对象的优化分 几何尺寸、