[发明专利]一种基于近似模型的插秧机秧箱结构优化方法

权利要求书

1.一种基于近似模型的插秧机秧箱结构优化方法，其特征在于：首先通过对箱结构进行初始性能的有限元分析，确定刚度富裕点；对影响秧箱静动态性能的关键因素进行灵敏度分析，确定设计变量，以秧箱的模态、刚度作为优化设计的约束条件，质量作为目标函数，构建秧箱结构优化数学模型；然后采用优化拉丁超立方试验设计产生样本点，选用精度较高的Kriging模型，构建质量、模态和刚度与设计变量关系的近似模型，对优化数学模型进行简化；最后采用智能优化算法对近似模型进行求解，得出质量最小值和对应的设计变量取值，并对优化后的秧箱静动态性能进行校验分析；

所述的一种基于近似模型的插秧机秧箱结构优化方法：具体包括以下步骤：

步骤1：秧箱结构初始性能有限元分析：包括构建秧箱结构有限元模型，进行刚度分析与模态分析，确定初始条件下秧箱的最大硬点刚度与模态第一阶固有频率，并确定刚度富裕点；

步骤2：秧箱结构优化数学模型的构建：包括确定优化目标、约束条件和设计变量，优化目标为秧箱质量最小；约束条件为满足秧箱静动态性能要求，即满足静刚度和振动约束；变量包括形状变量和尺寸变量；对变量进行质量灵敏度分析，将秧箱单元的厚度，经轴架1的厚度、宽度、高度，经轴架2的厚度、高度，经轴架3的厚度、宽度、高度，经轴架4的厚度、宽度作为设计变量；根据加工工艺及插秧机秧箱性能要求确定各设计变量的取值范围；

步骤3：近似模型的构建：包括确定试验设计方法、初始样本点、近似模型类型及其精度评估准则；根据步骤2的分析结果，构建以刚度、模态和质量与设计变量关系的近似模型，并进行精度评估，如不满足条件，则增加样本点重新构建近似模型，直至满足精度要求；

步骤4：秧箱结构优化：根据步骤3所构建的近似模型，通过有约束的单目标优化方法得到满足静动态性能条件下，秧箱质量的最小值及对应设计变量取值；

步骤5：秧箱静动态性能校验分析：校验秧箱设计变量最优值，如满足设计目标则设计完成，如不满足设计目标，则修改设计变量的初始取值进入步骤2，按照上述步骤3近似模型的构建、步骤4秧箱结构优化和步骤5秧箱静动态性能校验分析，直至满足设计目标则设计完成；

所述步骤3中的近似模型包括秧箱质量、刚度、模态三个响应量与设计变量关系的近似模型，刚度、模态与设计变量关系的近似模型分别拟合最大硬点刚度和秧箱的第一阶固有频率；近似模型精度评估准则为确定性系数法，取R²≥0.9；

所述步骤5中的校验秧箱变量最优值，包括验证秧箱刚度和模态性能。