基于多目标遗传算法的复合式盾构刀盘刀具布置优化

发布时间：2018-12-13 05:45

【摘要】：为了提高复合式盾构刀盘掘进的稳定性,刀盘上滚刀的优化布置成为设计的核心问题。通过分析滚刀的受力,确定以滚刀极径与极角作为设计变量、滚刀布置原则作为约束的数学优化模型;采用多目标Pareto解的非劣性分层遗传算法将多个目标函数同时优化,根据目标函数最优原则在Pareto最优解集中选择满足要求的优化方案。应用该优化方法对广州地铁某复合式盾构刀盘进行优化布置。研究结果显示:优化后(边滚刀数量为9时),径向载荷合力减小了21.3%,倾覆合力矩减小了17.8%,破岩量方差减少了15%,表明所建模型及使用的多目标Pareto解的非劣性分层遗传算法是可行和有效的。
[Abstract]:In order to improve the stability of compound shield cutter heading, the optimization of hob arrangement on cutter head becomes the core problem in design. By analyzing the force of hob, the mathematical optimization model of hob's pole diameter and pole angle as design variable and hob layout principle as constraint is determined. The multiobjective Pareto solution is optimized simultaneously by using the noninferior hierarchical genetic algorithm. According to the principle of objective function optimization, the optimal scheme is selected in the set of Pareto optimal solution. The optimization method is used to optimize the layout of a compound shield cutter head in Guangzhou Metro. The results show that after optimization (the number of edge hobs is 9), the resultant radial load decreases by 21.3, the moment of overturning force decreases by 17.8, and the variance of rock breaking quantity decreases by 15%. It is shown that the proposed model and the non-inferior hierarchical genetic algorithm for multi-objective Pareto solutions are feasible and effective.
【作者单位】： 石家庄铁道大学机械工程学院;
【基金】：国家自然科学基金资助(51275321)
【分类号】：U455.39

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