基于响应面法的液压机横梁立板厚度优化

合集下载

基于响应面法的缸梁一体式六面顶压机铰链梁优化

基于响应面法的缸梁一体式六面顶压机铰链梁优化*何文斌1，姚港生1，汪曙光2，王良文1，明五一1，谢贵重1，李　轲3，鲁海霞2（1. 郑州轻工业大学, 河南省机械装备智能制造重点实验室, 郑州 450002）（2. 河南黄河旋风股份有限公司, 长葛河南 461500）（3. 河南黄河田中科美压力设备有限公司, 长葛河南 461500）摘要　六面顶压机是中国生产金刚石的主要设备，其关重件铰链梁在工作中承受连续的交变载荷，易出现失效破损。

提出RSM 和MOGA 相结合的方法，对新型六面顶压机的铰链梁进行优化分析。

首先建立铰链梁的参数化模型，以关键部分的尺寸为设计参数，以最大应力和最大位移为目标函数，并对其最大质量进行约束；然后使用DOE 获得设计试验点；利用RSM 获得代理模型；再通过MOGA 法搜索全局最优解，最后对铰链梁的优化结果进行评估。

结果表明：优化后的铰链梁在质量略微增加的情况下，刚度和强度有效提高，应力集中现象也明显改善。

关键词　六面顶压机；铰链梁；响应面法；多目标遗传算法中图分类号　TH6; TB321; TQ164; TP391　文献标志码　A 文章编号　1006-852X(2023)04-0523-08DOI 码　10.13394/ki.jgszz.2022.0204收稿日期　2022-11-20　修回日期　2023-01-29目前，世界上生产金刚石的高温高压设备主要有六面顶压机和两面顶压机。

中国主要以铰链式六面顶超高温高压金刚石合成压机（简称六面顶压机）来合成金刚石。

六面顶压机的主要优点有：良好的经济性，稳定的温度和压力，简单的结构，良好的对中性等[1]。

目前，国际上90%以上的人造金刚石是由六面顶压机合成生产的[2]。

近年来，随着微电子与精密液压控制等技术的发展和应用，压机大型化步伐逐步加快，对压机性能的要求也愈来愈高。

但现有六面顶压机生产效能偏低，与两面顶压机的高产出比还有较大差距；设备的精度保持性与抗疲劳性弱，难以满足高品质金刚石的合成需要。

改进响应面法在汽车正面碰撞被动安全性优化中的应用

改进响应面法在汽车正面碰撞被动安全性优化中的应用刘春科【摘要】通过对汽车正面碰撞有限元分析,显示存在加速度过大,前门框及前围板变形量过大等缺陷,需要进一步优化.为了提高整车碰撞性能,选取了对碰撞结果影响较大的8个零部件,分别以其厚度为设计变量,以右侧B柱加速度峰值为优化目标,应用拉丁超立方试验方法,选取17个样本点,应用改进相应面方法求出精度较好的二次代理模型,从而求出各部件的最佳厚度值.优化前后结果对比显示,右侧B柱加速度降低了约22.8％,前门框变形减小了约33.7％,前围板入侵量约降低了28.2％,均达到了预期目的,优化后更利于乘员安全.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)014【总页数】4页(P107-109,132)【关键词】汽车安全;正面碰撞;有限元分析;响应面法;优化设计【作者】刘春科【作者单位】宁波城市职业技术学院,浙江宁波 315100【正文语种】中文【中图分类】U467引言汽车已经作为必不可少的交通工具越来越普遍的进入广大家庭，为人们带来便利的同时，众多的交通事故也已成为严重的社会问题。

汽车发生交通事故时，碰撞事故形式如下：正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞、翻滚等。

根据汽车事故数据统计显示，不同形式的正面碰撞的比率占所有碰撞事故的40%左右，因此在各类汽车碰撞中正面碰撞对生命的危害性是最大的。

汽车正面碰撞安全已经成为汽车生产商、学校、许多科研机构以及政府相关部门所面临的迫在眉睫的焦点问题。

在汽车设计研究过程中，有限元的使用有着极大的辅助作用。

在车辆被动安全性研究中，使用有限元对于提前认识碰撞过程中发生的变形，分析碰撞过程中的受力、速度、加速度以及发现汽车安全性缺陷有着重要帮助。

在有限元仿真分析过程中，可以方便地发现实验中难以发现的问题，减少实车碰撞试验工作量，有效地提高研发效率，缩短研发周期，降低开发成本，为以后的汽车设计研究提供一些基本规律和指导方向。

液压机横梁结构分析与优化

液压机横梁结构分析与优化摘要：液压机的上横梁进行结构分析和优化设计，对横梁的简化模型进行静态有限元计算，并且校核了横梁的强度和刚度。

在此基础上，应用ANSYS优化设计模块对横梁进行结构上的调整和优化，降低机身的制造成本，得到了满意的结果。

关键词：液压机；结构；分析；优化；一、引言结构优化设计液压机主要由液压缸1，上横梁2，下横梁6，立柱4或者框架等零件组成，其中上下横梁、立柱4或框架为主要受力构件，它们的变形大小及其他特性将直接或间接影响到工件的加工品质。

因此必须要对液压机的各构件进行强度和刚度的校核。

传统方法将横梁简化成简支梁，采用材料力学简化计算求得横梁刚度和强度，但这种设计方法存在着设计周期长，结构不考虑梁的截面特性，使用材料偏保守导致材料的浪费等弊端。

而有限单元法（FEM）是一种对弹性力学问题提供切实易行的近似解的重要方法，它的出现为大型复杂结构的结构分析提供了一种强有力的、精确的分析手段，在液壓机的整体以及主要零部件的设计中已经成为了必不可少的重要工具。

所讨论的某型号三梁八柱式液压机，其公称力为22MN，开口行程1m。

通过应用通用有限元分析软件ANSYS，对该液压机的上横梁进行参数化建模，在校核横梁强度和刚度的基础上找出应力应变的分布规律，并且对横梁进行优化设计，以达到尽可能减轻横梁质量的目的。

二、上横梁结构优化1、机架结构调整从上述静力学分析中可以看出，梁的刚度足够，但从强度上来看局部应力较大，整体而言应力比较小，还有很多可以优化的盈余范围。

其中最高应力出现在法兰盘与横梁接触的环形部位，此处主要是因为接触面积比较小，而3个液压缸产生的反作用力都加载这3个面上，因此产生的应力比较大。

然而此处已经布置了加强筋，如果增加加强筋的厚度将可能与液压缸相干涉，因此为了解决应力集中问题，可以适当的增大法兰盘与横梁的接触面积，选用大口径的法兰盘。

通过计算得到选择外径为550mm的法兰盘时其最高应力已经降到174MPa，而且最高应力已经从环形区域转移到立柱与横梁相连接的螺栓接触面，为解决此处的应力集中问题，可以在此处加支撑板，以增加此结构的强度，筋板厚度10mm。

RZU2400型液压机下横梁结构优化设计

ｒｄｓｒｍｔｄｈａｕｔａｂｓｅｇｐｒｅｒａｏａｅ．ｔｌｇａｏｅｃｅｏ，ｃｒｅｅｄｓｎｍｔｓｂｉｄｉａｅｎｍｈｈｔｃａｎｔａａｅｄｉａｅｒｔｎＷｈｅｒ
ｒｄｃｏｍａｓｔｍｃｎａｒｅｙｈｌｅｂｍｅｉｐｖ．ｓｍｄｌｅｕｅｓ，ｅｈｉｌｒｏｔｏｒｉｌｍｒｅＡｔｓｅｉｎｈｅａｃｐｐｔｆｗｅｓｏｅａｗｌｏｄｈｏｓｉ
ｐｓｆｃ，ｉｉｏｅｔｋｙｐｎｎｏｈｄａｌｐｅｓＩｄｆｍｔｎｒｓｅｓｔｎｏｈｅｃｍｏｅｔｆｒｉｒ．ｓｏａｏａｄｅｏｒｏｓｆｅｏｓｙｕｃｓｔｅｒｉｎｏｅｃａｃｒｔｓｌｃｙｅｔｑａｔｏｆａｐｏｅｉ．ｙｒｌｐｅｔｒｒｔｉｉｗｌｄｅｔａｃｔｕｌｆｌｃｓｎＨｄｕｃｓｈｈａｅｓｃｉｉｌｆｒｈｅｉｙｉｎｒｓｇａｉｒｓ
Ａｂｓｒｃｔａｔ
Ｂｅｍａ
Ｈｄａｌｒｓｉｎｏｈｉｔｄｉｅｔｒｄｃｆｉｐｅｓｏｅｔｗｄｓｕｅｅｕｍｎｉｐｏｕｔｍｎ．ｉｙｒｉｕｃｓｆｅｅｓｑｐｎｏｒｇＩｓｔ
ｓｅ．ｎｌ，ｅｔｅｍｎｍｄｏｔｌｅｂｍｅａｌｅ．ｔｔｓＦａｙｔｆｉｌｅｏｅｆｏｒｉｓｂｓｄＢｈｒｓｉｌｈｉｅｔｌｈｗｅｓｉｙｎｅｅａｔｈｅ

试析液压机横梁结构的优化设计

试析液压机横梁结构的优化设计作者：贾晓亮乔健来源：《探索科学》2015年第06期摘要：在整个机械工业生产过程中，锻压设备占据着极为重要的地位，其发展水平能够在一定程度上反映出整个国家工业发展的水平。

作为锻压生产中常用的一种机械设备，液压机得到了广泛的研究与应用。

本文主要对液压机的横梁结构展开分析，探讨其结构特点以及设计方案，并对其进行一定的优化。

关键词：液压机;横梁结构;优化设计随着社会的不断发展与进步，液压机的用途越来越广泛，包括以水为介质的水压机和以油为介质的油压机，都对人们的生活产生着重要的影响，液压机主要运用于制品成型生产中，它凭着自己灵活的横梁结构来方便了各行各业的生活。

液压机最重要的部分就是它的结构设计，需要企业的设计部门在设计过程中对液压机横梁的结构进行分析，从而生产出独具特色的液压机来方便人们的生活。

一、液压机的结构特点液压机有很多种类型，有单柱液压机、复合液压机、四柱式液压机，挤压液压机等，拿最典型的四立柱液压机来讲，四立柱液压是万能的，在工业中的应用也比较广泛，主要由上横梁、下横梁、活动横梁以及四个立柱构成，其中，下横梁是四立柱液压机的重要构件，它的形状和特征对整个液压机的影响很大，四立柱液压机的设计更能反映出我们国家的工业水平[4]，下面是四柱式液压机的结构图：图一（四柱式液压机的简单结构）图二（四柱式液压机的下横梁结构）图三（四柱式液压机的平面结构）1.主机 ; ;2.液压油管;3. 控制台;4.插装阀;5.液压泵设置;6.液压油箱;7.电气控制柜图3 平面结构液压机的结构特点有四点：1、一般的锻压设备的承受压力的能力小，在结构上不能轻松地获取大的总压力，而液压机就比较独特，能够在一些大型的工业设备上施压，比起一般的锻压设备更加方便耐用。

2、与一般的锻压设备相比，液压机对人们的健康以及周围的环境影响都比较小，因为液压机在使用过程中比较有稳定性，发出的声音比较小，不容易刺激工人的听力，所以，对工人的健康还是有一定好处的。

基于ANSYS响应面方法优化泵组电机架固有频率

基于ANSYS响应面方法优化泵组电机架固有频率杨永彬;程世福;付强【摘要】某型号立式泵在约20 Hz处出现共振,造成较大振动.由于现场条件限制,只能调整部分结构尺寸.采用响应面优化方法对立式泵出口段上方的电机架的几何尺寸进行了优化,优化变量为电机架高度、法兰厚度和筋板尺寸,目标函数为固有频率.优化后的电机架有效地提高了系统的固有频率,避免了共振现象的发生.原结构一阶固有频率为19.524 Hz,优化后频率为26.793 Hz,二阶固有频率为20.306 Hz,优化后频率为26.957 Hz,水平振动速度幅值从11.3 mm/s降低至2.1 mm/s,竖直振动速度幅值从16.9 mm/s降低至2.3 mm/s.【期刊名称】《化工设备与管道》【年(卷),期】2019(056)001【总页数】5页(P52-56)【关键词】离心泵;响应面;优化;共振;固有频率;几何尺寸【作者】杨永彬;程世福;付强【作者单位】大连深蓝泵业有限公司,辽宁大连116031;大连深蓝泵业有限公司,辽宁大连116031;大连深蓝泵业有限公司,辽宁大连116031【正文语种】中文【中图分类】TQ051.2;TH311振动是旋转机械不可避免的现象，当外界激励的频率与系统频率接近时，会发生共振现象[1-2]，共振会引起机械和结构很大的变形和动应力，甚至会直接造成破坏性事件[3-4]。

为了降低共振危害，一般采用改变系统频率的方式。

但对于旋转机械设计已完成乃至运行后发生的共振，易改变旋转机械自身的固有频率，因此需要对易于修改的某些附件进行修正，从而调整整个系统的固有频率[5-6]。

由于附加部件的功能和外形尺寸往往受到整个旋转机械系统的约束，因此对附件的修正较为困难。

近年来，优化算法被广泛应用于机械结构尺寸的优化[7-8]，以达到诸如减震、减重、增加强度或刚度等目的[9]。

本文即以某型号立式泵的电机架优化为例，采用响应面优化的方法，在电机架的外形尺寸受限的情况下，对电机架的尺寸进行优化，提高了电机架的固有频率，避免了共振现象的发生[10-11]。

液压挖掘机回转支承座基于有限元响应面的优化方案

液压挖掘机回转支承座基于有限元响应面的优化方案
孟启星;吴金锋;汤中连;宗波
【期刊名称】《建筑机械（上半月）》
【年(卷),期】2014(000)003
【摘要】基于有限元分析中的响应面优化技术对液压挖掘机回转支承座关键尺寸进行优化分析，为该部分的设计提供参考方法。

【总页数】4页(P97-100)
【作者】孟启星;吴金锋;汤中连;宗波
【作者单位】徐工集团挖掘机械事业部，江苏徐州 221004;徐工集团挖掘机械事业部，江苏徐州 221004;徐工集团挖掘机械事业部，江苏徐州 221004;徐工集团挖掘机械事业部，江苏徐州 221004
【正文语种】中文
【中图分类】TU621
【相关文献】
1.基于组合函数响应面的桥梁有限元模型修正 [J], 张松涵;高芳清;张伟伟
2.基于静力响应面的混凝土梁桥有限元模型修正 [J], 代汉超;石雪飞
3.基于频响函数截断奇异值响应面的有限元模型修正 [J], 张勇;侯之超;赵永玲
4.基于响应面的波形钢腹板PC组合梁桥有限元模型修正方法的试验研究 [J], 康志锐;张巍;宋帅;张进标
5.基于改进响应面的刚构-连续梁桥有限元模型修正 [J], 张梓乔;雷建平
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于响应面法的工艺参数优化研究

基于响应面法的工艺参数优化研究随着工业化的不断发展，制造业中的工艺参数优化研究变得越来越重要。

因此，许多学者和科学家都开始尝试采用不同的优化方法来最大化生产线的生产效率，并提高产品的质量和可靠性。

其中，响应面法是一种有效的统计分析方法，其主要是通过确定适当的工艺参数，以实现在特定条件下的最大化输出效果。

本文将重点介绍响应面法在基于工艺参数优化研究的应用。

1. 引言工艺参数优化是制造企业必须重视的问题之一。

精细化的工艺参数能够极大的影响产品品质、生产效率、环境保护等方面，提升企业核心竞争力和经济效益。

传统的试错方法往往效率低下，而且需要大量的时间和资源。

因此，采用一种快捷而有效的方法进行工艺参数优化研究是很有必要的。

2. 响应面法的基本概念响应面法主要是通过建立某个因素或因素组合与某个响应变量之间的数学模型，来寻求响应变量的最佳值。

其核心思想是采用多元统计学的方法从多方面分析工艺参数的影响，以此寻求最优的工艺参数组合。

在响应面法的研究中，首先要确定响应变量，然后是设计试验方案，确定实际实验过程中可能出现的因素和因素水平，然后完成实验并记录响应变量结果，最后进行数据预处理和建模。

3. 基于响应面法的工艺参数优化研究在实际应用过程中，响应面法主要是应用于单因素实验及多因素实验，以寻求最优的工艺参数组合及预测响应变量的实际输出值。

其过程主要包括以下几个步骤：（1）确定响应变量：根据研究的目的，确定实验中所要优化的响应变量，如产品质量指标等。

（2）建立试验方案：对所有可能影响响应变量的因素进行考虑，并采用设计试验的方法，根据实际情况控制响应变量和其他可能影响响应变量的因素，设计实验方案。

（3）进行实验：根据设计好的实验方案，在指定的工艺条件下进行相关实验，并记录响应变量结果。

（4）数据预处理：对实验数据进行处理，消除杂质和异常值，以确保实验数据的准确性和可靠性。

（5）建模分析：根据实验数据，采用响应面法方法进行建模分析，找到与响应变量最相关的参数，并通过观察响应曲面和等高线图来分析因素之间的交互作用。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｅｔｈｏｄ。ｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆＴＨＰ２９— ６３００ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｕｔｏｃａｒｌｉｎｇｂｅａｍｗａｓｏｐｔｉ —
ｎｅｓｓｅｓｗｅｒｅ６５．９６Ｉ／ｌｎ１．８７＿２９ｍｍ，５４．４１ｍｍｎｄａ３７．７４ｍｍｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｄｅｌｆｅｃｔｉｏｎｗａｓ０．６１５７９ｉｎｎｌ，ａ１２．３９％ｐｒｏｍｏｔｉｏｎｔｈｎａｔｈｅｏｒｉｇｉｎａ１ｓｃｈｅｍｅ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｈｅｔｉｆｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｖａｌｕｅ．ｉｔｉＳｃｏｎｃｌｕｄｅｄｈａｔｔｈｅｔｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｅｌｉｆｔｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｒｅａｏｆｈｉｇｈａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｇｏｏｄｆｅａｓｉｂｉｌｉｔＹ．
ｍｉｚｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈａｓｉｎｇｌｅｆａｃｔｏｒｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔ．ｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｆｓｔｉｆｅｎｅｄｐｌａｔｅｓ ’ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｎｂｅａｍｄｅｌｆｅｃｔｉｏｎｗａｓｓｙｓｔｅｍａｔｉ－ｃａｌｌｙｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｎ．ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖａｒｉｎｃａｅａｎｄｔｈｅｉｔｆｏｆｍｏｄｅｌｎａａｌｙｓｉｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．ＴｈｅＢｏｘ－ＢｅｈｎｋｅｎＤｅｓｉｇｎ－ｒｅｓｐｏｎｓｅｓｕｒｆａｃｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｈｏｔｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｉｆｎｄｈｅｔｍｉｎｉｍｕｍｄｅｌｅｆｃｔｉｏｎａｓａｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｇｏａ１．ｈｅＴｏｐｔｉｍａｌｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｔｈｉｃｋ —
挠度为Ｏ．６１５７９ｍｍ，较原始设计方案提升了１２．３９％。与有限元模拟值比较，得出响应面拟合模型的结果准确性
高，也证明优化方法的可行性。
关键词：纵
文献标志码：Ａ
第４２卷
第９期
天
津
科
技
、幻１．４２ＮＯ．９Ｓｅｐ．２０１５
２０１５年９月
ＴＩＡＮＪＩＮＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ
基础研究
基于响应面法的液压机横梁立板厚度优化
刘立起
（天津中德职业技术学院机械与材料学院摘天津３００３５０）
要：提出基于响应面法的横梁结构优化方法。对液压机上横梁立板的厚度进行优化设计。通过单因素实验系统
地考察各筋板厚度对上横梁挠度的影响量，并进行方差分析、模型拟合度分析，再利用响应面优化法，以挠度最小为优化目标，优化设计各筋板厚度，所得最优立板厚度分别为６５．９６ｒｎｎｌ、８７．２９１２ｒｌｉ／１、５４．４１ｎＴＩＴＩ、３７．７４ｎｎ＇ｎ，最优
ＬＩＵＬｉｑｉ
（ＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＭａｔｅｉｒａｌＣｏｌｌｅｇｅ，ＴｉａｎｊｉｎＳｉｎｏ — ＧｅｒｍａｎＶｏｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｌｌｅｇｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３５０，Ｃｈｉｎａ）
文章编号：１００６．８９４５（２０１５）０９．００２９．０２
ＴｈｅＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＶｅｒｔｉｃａｌＰｌａｔｅＴｈｉｃｋｎｅｓｓｆｏｒＡｕｔｏＣａｒｌｉｎｇＨｙｄｒａｕｌｉｃＰｒｅｓｓＵｐｐｅｒＢｅａｍＢａｓｅｄｏｎＲｅｓｐｏｎｓｅＳｕｒｆａｃｅＭｅｔｈｏｄ