拓扑与MOGA算法下的梁柱材刀架轻量化设计

作     者：杨春梅 马亚强 刘彤彬 丁禹程 宋文龙 YANG Chunmei;MA Yaqiang;LIU Tongbin;DING Yucheng;SONG Wenlong

作者机构：东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040 

出 版 物：《机械科学与技术》 (Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering)

年 卷 期：2024年第43卷第9期

页      面：1590-1599页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：中央高校基本科研业务费专项(2572020DR12) 黑龙江省重点研发项目(GA21A405) 

主　　题：梁柱材 刀架 拓扑优化 Kriging模型 MOGA算法 

摘      要：为了提高梁柱材钻铣刨加工中心的综合性能,本文以其中具有X,Y方向插补运动的刀架为研究对象,进行轻量化设计。对刀架的质量进行两次优化:第一次使用拓扑算法优化,以最大刚度为目标函数,应力、变形为约束,质量为响应约束,建立拓扑优化模型进行优化;第二次使用MOGA算法在拓扑优化的基础上进行优化,建立拓扑优化刀架的重构模型,验证力学性能与低阶固有频率,选择优化设计变量,设计CCD(Central composite design)试验获得初始样本点,选取5个验证点与Kriging模型的预测值进行拟合,根据Kriging模型建立局部灵敏度较高设计变量的响应面模型,获得设计变量对应力、变形、质量直观的影响程度,利用MOGA算法建立优化模型,寻找最优解。试验结果表明:在满足强度的条件下,经过两次质量优化设计,刀架质量减小了14.48%。