[发明专利]一种机械结构件结构参数优化设计方法

说明书

本发明公开了一种考虑实际装配边界约束影响的机械结构件结构参数优化设计方法，包括以下步骤：步骤一：建立整体装配有限元模型；步骤二：定义结构参数优化设计变量、优化约束条件，选取优化目标性能评价指标；步骤三：进行试验设计，计算性能评价指标数据；步骤四：构建椭圆基函数神经网络函数；步骤五：构建结构参数优化设计变量与优化目标性能评价指标之间的数学映射模型；步骤六：检验数学映射模型的精度，满足要求则进行步骤七，不满足则增加试验样本点个数，重复步骤三、五、六；步骤七：实现优化设计。该方法以机械机构件在实际工况下的性能作为优化目标性能评价指标，更符合机械结构件实际工况，使得优化设计结果更加准确可靠。

技术领域

本发明属于机械结构件结构参数优化设计技术领域，特别涉及一种考虑装配边界影响的机械结构件结构参数优化设计方法。

背景技术

机械结构参数优化设计方法作为一种重要的机械结构优化方法，其一直以来都是相关领域内研究的重点。其以结构设计参数为优化对象，根据给定的载荷情况、约束条件和性能指标，按某种目标(如重量最轻、刚度最大等)求解得到最优结构设计参数。

以往的结构参数优化设计过程中，常在不考虑实际装配边界约束影响下对单个机械结构件(即单个零件)进行优化设计，其忽略了装配边界约束的影响，约束边界条件设置不够准确，无法判定机械结构件在实际工况(装配约束)下的性能，以及进一步以该性能为评价指标对该其结构参数优化设计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：在考虑实际装配边界约束的影响下对机械结构件进行结构参数优化设计。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种考虑实际装配边界约束影响的机械结构件结构参数优化设计方法，包括以下步骤：

步骤一：建立所优化机械结构件在实际工况下的整体装配有限元模型，所述整体装配有限元模型包含了所优化机械结构件，以及与该所优化机械结构件有装配约束关系的其它机械结构件；

步骤二：定义所优化机械结构件的结构参数优化设计变量，定义结构设计变量的优化约束条件，选取优化目标性能评价指标，所述优化目标性能评价指标包括：所优化机械结构件在实际工况下的整体装配有限元模型的结构力学性能；

步骤三：对步骤二中的结构参数优化设计变量进行试验设计，得到结构参数优化设计变量的设计用试验样本数据；并借助步骤一中的整体装配有限元模型，计算不同试验样本数据所对应的性能评价指标数据；

步骤四：构建基于加权系数与扩展常数自组织选取的椭圆基函数神经网络；

步骤五：通过步骤三中的样本数据，基于步骤四中的加权系数与扩展常数自组织选取的椭圆基函数神经网络，构建结构参数优化设计变量与优化目标性能评价指标之间的数学映射模型；

步骤六：检验所构建的结构参数优化设计变量与优化目标性能评价指标之间数学映射模型的精度；判断精度是否满足要求，如果满足精度要求，则进行步骤七；如果不满足精度要求，则增加设计用试验样本点个数，重复步骤三、步骤五、步骤六，直到所构建的结构参数优化设计变量与优化目标性能评价指标之间的数学映射模型满足精度为止；

步骤七：基于结构参数优化设计变量与优化目标性能评价指标之间的数学映射模型，根据步骤二中定义的优化约束条件、优化目标，通过优化算法求解该优化问题，实现机械结构件结构参数优化设计。

进一步的，所述步骤四包括以下子步骤：

步骤4.1：建立加权系数与扩展常数自组织选取的椭圆基函数神经网络：

其中，