多目标拓扑优化算法在液压制动器传热优化中的应用

作     者：崔洪艳 CUI Hong-yan

作者机构：青岛黄海学院大数据学院山东青岛266427 

出 版 物：《液压与气动》 (Chinese Hydraulics & Pneumatics)

年 卷 期：2024年第48卷第6期

页      面：72-79页

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 080203[工学-机械设计及理论] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：山东省自然科学基金(ZR2020MH40)。 

主　　题：液压制动器 传热 代理模型 拓扑优化 有限元 

摘      要：为有效提升液压制动器的传热性能,基于多目标优化算法对风冷盘的厚度、风槽高度、肋片倾角和肋片数量等设计变量进行拓扑优化,实现制动盘温度峰值和质量的同步降低。采用PDE方程建立风冷盘传热模型,以负热流为边界条件,求解出恒压匀速制动工况下的二维瞬态温度场。基于ANSYS Workbech建立风冷盘的三维参数化传热模型,利用台架试验法验证温度场仿真结果。采用中心组合设计法得出设计变量与优化目标的离散样本,通过多元二次回归模型构建代理模型并进行误差校核。构建优化数学模型,将质量优化目标转换为边界条件,通过序列二次规划算法得出不同质量区间的解集。结合min-max标准化和加权归一方法,得出无量纲的指标测评值,实现优化目标的性价比评价。优化结果表明,风冷盘质量降低8.3%,温度峰值降低3.7%,传热效率明显提升,经济效益和社会效益显著。