基于Isight的集中润滑系统建模分析及多目标设计优化研究

发布时间：2017-10-31 05:09

  本文关键词：基于Isight的集中润滑系统建模分析及多目标设计优化研究

  更多相关文章： 集中润滑系统 Isight 多目标优化 近似技术 多学科优化

【摘要】：随着机械产品的日趋复杂及市场竞争的加剧,传统的串行设计方法越来越难以适应时代发展的迫切需求。上世纪八十年代逐渐兴起与完善的多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)思想,通过对复杂机械系统进行分解,探寻子系统间的耦合作用并对其产生的协同效应充分利用,来实现获取全局的最优方案。集中润滑系统的设计涉及了机械结构、传动、液压、控制等多个领域,传统的设计人为的割裂了各领域之间的联系,往往会降低系统的整体性能,所以用MDO理念对集中润滑系统进行分解耦合、建模分析具有重要意义。本文对集中润滑系统的数学模型及物理仿真模型进行了构建与分析,对于复杂耗时的系统分析过程通过近似技术获得其代理模型,基于Isight软件构建MDO集成平台,运用不同的分解策略和寻优算法进行了多目标和单目标的优化分析。具体进行的工作主要包括以下五个部分:(1)对多学科设计优化中的分解策略、寻优算法进行了详细的阐述,对不同的分解策略构造原理及特点进行分析,比较了智能算法与数值算法的优劣势,结合集中润滑系统的特征选择了多学科可行法(Multidisciplinary Feasibility,MDF)和协同优化法(Collaborative Optimization,CO)策略进行了分析。(2)对集中润滑系统中的偏心轮机构和柱塞机构数学模型进行了分析,针对润滑泵在工作中可能产生的振动,对泵座的模态进行了分析,并对复杂模型采用了近似代理模型的方法。(3)通过Isight软件集成各领域的专业分析软件,构建了集成优化平台,分别用MDF策略与CO策略建立了柱塞-缸体的集成优化框架,对比分析两者结果的不同。(4)对柱塞机构进行了轻量化的设计,将柱塞机构通过改进型协调优化方法分为了一个系统级和三个子系统,运用SolidWorks对子系统进行三维建模,用AnsysWorkbench对其应力、应变和疲劳寿命的分析;采用最优超拉丁法及响应面法获得子系统模型的近似代理模型,并在Isight软件上进行集成框架构建,完成了优化分析。(5)针对工程中存在的多目标问题,对比了多目标算法中的归一化算法、NCGA算法和NSGA-Ⅱ算法结果的优劣。应用NSGA-Ⅱ算法求得柱塞机构Pareto解集,决策最优Pareto解方案。本论文设计优化方法能够在保证集中润滑系统各方面性能的要求下达到设计目标,对集中润滑系统的设计有一定的参考价值,同时也为集中润滑系统研究应用提供了一个新的维度。
【关键词】：集中润滑系统 Isight 多目标优化 近似技术 多学科优化
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH117.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 集中润滑系统概述12-14
• 1.3 MDO技术研究综述14-21
• 1.4 主要研究内容21-23
• 第二章 集中润滑系统设计优化模型构建与分析23-37
• 2.1 集中润滑系统的总体设计23-24
• 2.2 集中润滑系统的数学模型和系统划分24-26
• 2.2.1 MDO的数学模型24-26
• 2.2.2 集中润滑系统的分解26
• 2.3 集中润滑系统部件的构建与分析26-33
• 2.3.1 偏心轮机构的建模分析26-28
• 2.3.2 单向阀数学模型的分析28-29
• 2.3.3 泵座的模态分析29-33
• 2.4 集中润滑系统模型近似模型简化33-36
• 2.4.1 试验设计的方法33-34
• 2.4.2 近似模型的类型34-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 系统集成优化平台的构建37-48
• 3.1 集成平台所需的环境37-38
• 3.2 所需软件38-39
• 3.3 Isight软件中寻优算法39-41
• 3.3.1 数值型寻优算法39-40
• 3.3.2 智能优化算法40-41
• 3.4 系统集成优化平台41-47
• 3.4.1 软件集成过程41-45
• 3.4.2 基于Isight平台的不同分解策略分析对比45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 基于Isight集成平台的柱塞机构设计优化与分析48-63
• 4.1 柱塞机构建模48-58
• 4.1.1 柱塞模型的建立与分析48-51
• 4.1.2 阀芯-弹簧模型的建立与分析51-53
• 4.1.3 缸体模型的建立与分析53-55
• 4.1.4 近似模型的构建55-58
• 4.2 柱塞机构的协同优化58-60
• 4.2.1 协同优化58-59
• 4.2.2 Isight中的集成59-60
• 4.3 优化结果分析60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 集中润滑系统多目标优化设计63-74
• 5.1 基本概念63-64
• 5.2 向量解的占优关系64-66
• 5.3 多目标优化算法66-70
• 5.3.1 归一化算法66-68
• 5.3.2 非归一化算法68-70
• 5.4 柱塞机构多目标优化70-73
• 5.5 本章小结73-74
• 总结与展望74-76
• 参考文献76-83
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果83-84
• 致谢84-85
• 附件85

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本文编号：1120902