工程機械履帶架結構拓撲優(yōu)化研究.pdf

1、履帶行走裝置具有承載能力大、結構剛度大、接地比壓小、對土壤附著性能好、通過性能好等特點，在工程機械領域獲得了廣泛應用。履帶架作為履帶行走裝置中重要的結構件，對其進行結構優(yōu)化設計是決定其承載性能的關鍵。本文采用拓撲優(yōu)化的方法，對履帶架結構形式進行合理布局，改善載荷傳遞路徑以充分發(fā)揮材料力學性能，從而提高履帶架的承載能力。
　　履帶架結構復雜，工況較多，且不同工況載荷差異較大，其拓撲優(yōu)化問題屬于典型的多目標優(yōu)化問題。使用常規(guī)拓撲優(yōu)化方

2、法難以得到滿意的結構形式。針對這一問題，本文提出了新的優(yōu)化設計方法即基于滿意度理論的改進折衷規(guī)劃法，以實現(xiàn)履帶架多任務況下的拓撲優(yōu)化設計。論文的主要研究內容如下:
　　(1)基于變密度法的插值理論，建立了最小應變能拓撲優(yōu)化問題的數(shù)學模型，闡述了移動漸近線法作為數(shù)值算法求解該數(shù)學模型的過程，研究了變密度法求解拓撲優(yōu)化問題可能出現(xiàn)的數(shù)值問題及對應的解決辦法。
　　(2)基于多目標優(yōu)化理論，建立了折衷規(guī)劃法求解多工況最小應變能問題

3、的數(shù)學模型，研究了滿意度基本理論及數(shù)學表達。
　　(3)分析了本機型中履帶架的典型工況，在OptiStruct軟件中建立了拓撲優(yōu)化的有限元模型，并完成了單工況最小應變能優(yōu)化問題的求解。通過比較優(yōu)化結果，選擇了合適的優(yōu)化參數(shù)。
　　(4)基于滿意度理論，對折衷規(guī)劃法進行改進，得到了動態(tài)的各個分目標權重系數(shù)，采用OptiStruct求解多目標優(yōu)化模型，得到了多工況下最優(yōu)材料分布形式。
　　(5)根據(jù)拓撲優(yōu)化結果，得到了改進