一种电动轮自卸车车架结构抗疲劳轻量化设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106529103A(43)申请公布日2017.03.22(21)申请号201611232960.6(22)申请日2016.12.28(71)申请人湖南工业大学地址412007湖南省株洲市天元区泰山西路88号(72)发明人米承继张勇潘正宇谷正气梁小波刘水长(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种电动轮自卸车车架结构抗疲劳轻量化设计方法(57)摘要一种电动轮自卸车车架结构抗疲劳轻量化设计方法，主要包括（1）建立电动轮自卸车车架结构抗疲劳轻量化设计模型，利用拉丁超立方抽样方法获取设计变量样本点（2）构建电动轮自卸车车架结构参数化有限元模型，通过有限元计算获得各设计变量样本点对应的目标函数响应值，建立Kriging近似模型并进行精度评估（3）利用非支配排序多目标遗传算法进行全局寻优，获取Pareto最优解，确定优化结果。本方法的优势是：既能够减轻电动轮自卸车车架结构重量又能够保证其疲劳寿命满足设计要求，计算效率高，优化方案合理且易实现。CN106529103ACN106529103A权利要求书1/2页1.一种电动轮自卸车车架结构抗疲劳轻量化设计方法，其特征在于：步骤一：建立电动轮自卸车车架结构抗疲劳轻量化设计模型；选择对电动轮自卸车车架结构疲劳寿命和重量影响大的纵梁厚度、尾梁厚度、龙门梁厚度和加强筋厚度作为设计变量，以电动轮自卸车车架结构疲劳寿命和电动轮自卸车车架结构重量作为优化目标，建立电动轮自卸车车架结构多目标优化模型，即：minF1(x1,x2,x3,x4)maxF2(x1,x2,x3,x4)s.t.x1∈X1，x2∈X2，x3∈X3，x4∈X4式中F1(x1,x2,x3,x4)和F2(x1,x2,x3,x4)表示电动轮自卸车车架结构重量和电动轮自卸车车架结构疲劳寿命；x1、x2、x3、x4表示设计变量，x1为纵梁厚度、x2为尾梁厚度、x3为龙门梁厚度、x4为加强筋厚度；X1、X2、X3、X4分别为x1、x2、x3、x4的设计空间；步骤二：利用优化拉丁超立方抽样方法在设计变量空间内进行试验设计，获取纵梁厚度、尾梁厚度、龙门梁厚度和加强筋厚度四个设计变量样本点；步骤三：建立电动轮自卸车车架结构参数化模型，通过有限元计算获取各设计变量样本点对应的电动轮自卸车车架结构重量和电动轮自卸车车架结构疲劳寿命两个目标函数响应值：步骤四：根据各设计变量样本点和目标函数响应值，构建Kriging近似模型并进行精度评估；步骤五：利用非支配排序多目标遗传算法进行全局寻优，计算Pareto最优解并进行精度评估，确定优化结果。2.根据权利要求1所述的一种电动轮自卸车车架结构抗疲劳轻量化设计方法，其特征在于所述步骤一中，电动轮自卸车车架结构重量F1(x1,x2,x3,x4)需要满足设计要求F1(x1,x2,x3,x4)≤m，m为电动轮自卸车车架结构最大设计重量；电动轮自卸车车架结构疲劳寿命F2(x1,x2,x3,x4)需要满足设计要求F2(x1,x2,x3,x4)≥N，N为电动轮自卸车车架结构最小设计疲劳寿命。3.根据权利要求1所述的一种电动轮自卸车车架结构抗疲劳轻量化设计方法，其特征在于所述步骤二中，通过优化拉丁超立方抽样方法获得的设计变量样本点组数为30。4.根据权利要求1所述的一种电动轮自卸车车架结构抗疲劳轻量化设计方法，其特征在于所述步骤三中，电动轮自卸车车架结构有限元模型中的各单元重量之和等于电动轮自卸车车架结构重量；电动轮自卸车车架结构疲劳寿命通过商业软件Msc.Fatigue中的准静态叠加法计算确定。5.根据权利要求1所述的一种电动轮自卸车车架结构抗疲劳轻量化设计方法，其特征在于所述步骤四中，在设计空间中选取试验设计方案外的任意若干组变量值进行电动轮自卸车车架结构重量和电动轮自卸车车架结构疲劳寿命有限元计算，并与Kriging近似模型的计算结果进行对比，若两者相对误差在5％以内，则Kriging近似模型符合要求，否则需要利用拉丁超立方抽样方法重新采样构建Kriging近似模型。6.根据权利要求1所述的一种电动轮自卸车车架结构抗疲劳轻量化设计方法，其特征在于所述步骤五中，利用商业软件Isight中的非支配排序多目标遗传算法进行全局寻优获得Pareto最优解，根据优化后得到的设计变量进行电动轮自卸车车架结构重量和电动轮自2CN106529103A权利要求书2/2页卸车车架结构疲劳寿命有限元计算，将有限元计算结果与Kriging近似模型优化后得到的目标函数响应值进行对比，若两者相对误差在5％以内，且目标函数响应值满足权利要求2所述的设计要求，则将该Pareto最优解作为最终的优化结果，否则需要重新寻优