成组立模成型机模板结构优化设计研究

作     者：蔡安江 梅浩鹏 于海滨 CAI An-jiang;MEI Hao-peng;YU Hai-bin

作者机构：西安建筑科技大学机电工程学院陕西西安710055 德州海天机电科技有限公司山东济南250061 

出 版 物：《机械设计与制造》 (Machinery Design & Manufacture)

年 卷 期：2024年第398卷第4期

页      面：379-383页

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：“十三五”国家重点研发计划项目(2017YFC0704005-01) 

主　　题：成组立模 加强筋布局 拓扑优化 结构优化设计 响应面法 有限元分析 

摘      要：混凝土预制构件成组立模成型机(简称成组立模)是一种新型的生产混凝土预制构件的设备。为了提高成组立模台面的振动效果和承载能力,本研究以成组立模模板结构为研究对象,提出了一种拓扑优化新兴设计与响应面法结合的优化设计理论。首先,基于变密度法对成组立模模板结构加强筋布局进行拓扑优化设计,得到了加强筋最佳的材料分布形式,以此对成组立模模板结构进行了结构优化设计。为得到最佳的加强筋设计参数,采用中心组合试验设计,建立模板结构最大位移、最大等效应力的响应面模型。利用多目标遗传算法对响应面模型进行优化求解,得出加强筋各参数最优的组合方案。有限元分析结果表明:与初始方案相比,优化设计方案提高了台面的刚度和强度,同时改善了模板结构的振动特性,并提高了混凝土预制构件的成型质量。该研究为进一步推进成组立模的研究提供了理论指导。