基于代理模型的機(jī)械式挖掘機(jī)動(dòng)臂輕量化設(shè)計(jì).pdf

1、機(jī)械式挖掘機(jī)以其爆破效果要求低，適應(yīng)能力強(qiáng)，更容易達(dá)到滿斗效果等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于露天礦山開采。隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，各國(guó)對(duì)煤炭、礦產(chǎn)資源的需求越來越多，這對(duì)機(jī)械式挖掘機(jī)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法過分考慮安全系數(shù)，導(dǎo)致自重太大，可靠性降低，工作性能下降，因此急需新的設(shè)計(jì)方法對(duì)機(jī)械式挖掘機(jī)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。
　　本文以太原重工WK-55型機(jī)械式挖掘機(jī)動(dòng)臂為研究對(duì)象，在考慮靜強(qiáng)度約束和疲勞壽命約束的基礎(chǔ)上對(duì)動(dòng)臂做輕量化設(shè)計(jì)，主要

2、的研究?jī)?nèi)容如下：
　　利用離散元軟件EDEM獲取挖掘整個(gè)過程鏟斗斗尖挖掘阻力變化曲線，在此基礎(chǔ)上對(duì)挖掘機(jī)工作裝置進(jìn)行力學(xué)分析，獲得動(dòng)臂整體受力變化曲線，然后將動(dòng)臂簡(jiǎn)化為梁?jiǎn)卧?，畫出其軸力圖和彎矩圖，確定軸力最大和彎矩最大截面，最后確定在整個(gè)挖掘過程中彎矩最大截面彎矩最大時(shí)刻和軸力最大截面軸力最大時(shí)刻，利用有限元分析軟件ANSYS Workbench分別分析彎矩最大時(shí)刻和軸力最大時(shí)刻確定應(yīng)力最大時(shí)刻。
　　確定好應(yīng)力最大時(shí)刻后

3、，利用ANSYS Workbench對(duì)動(dòng)臂做靜力學(xué)分析和疲勞分析，確定動(dòng)臂最大應(yīng)力值和疲勞壽命值，分析動(dòng)臂整體應(yīng)力最大位置和疲勞壽命最短位置，為下一步優(yōu)化打下基礎(chǔ)。
　　確定動(dòng)臂輕量化數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，利用拉丁超立方試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法選擇訓(xùn)練點(diǎn)和檢驗(yàn)點(diǎn)構(gòu)建代理模型，根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定質(zhì)量、應(yīng)力和疲勞壽命模型類型，利用遺傳算法尋找滿足應(yīng)力和疲勞壽命約束的基礎(chǔ)上質(zhì)量最輕的結(jié)構(gòu)參數(shù)并進(jìn)行驗(yàn)證，滿足設(shè)計(jì)要求。
　　利用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)對(duì)代理模型優(yōu)化