[发明专利]一种液压挖掘机动臂协同优化方法

摘要

本发明公开了一种液压挖掘机动臂协同优化方法。从多学科多目标的角度对动臂模型进行协同优化研究，将优化模型分为系统级和静力学及动力学两个子学科级。运用ISIGHT‑PROE‑ANSYS的多级集成优化模式，大大减少了设计人员的工作量。通过嵌套和组合任意的求解策略，对设计问题智能化的探索，不断选择新的设计初始值，从而进行自动地仿真和优化。ISIGH在每次运行分析的过程中，设计人员可以实时监控设计参数输入和性能参数输出，以及设计目标变化的总体趋势，以便验证模型是否合理。通过本发明的优化，较好的解决了挖掘机动臂的协同优化设计问题，最终获得令液压挖掘机动臂性能更优的全局解。

主权项

一种液压挖掘机动臂协同优化方法，其特征在于：包括以下步骤:(1)首先利用三维建模软件PROE完成挖掘机动臂参数化建模，导出关系文件dongbi1_rel.txt和dongbi2_rel.txt文件，作为PROE集成的输入文件，然后将PROE模型另存dongbi1.x_t和dongbi2.x_t文件，为PROE和ANSYS之间的数据传输做准备；(2)在ANSYS有限元分析软件中对挖掘机动臂模型进行修改和简化处理，通过对挖掘机动臂进行静力学分析，得到ANSYS静力学集成优化所需的Input.txt输入文件和Output.txt文件；Input.txt输入文件包括两个部分：PROE模型文件dongbi1.x_t文件以及ANSYS静力学分析的命令流文件dongbi1.lgw文件，Output输出文件为dongbi1.out文件；(3)在ANSYS有限元分析软件中对挖掘机动臂模型进行修改和简化处理，通过对挖掘机动臂进行动力学模态分析，得到ANSYS动力学模态集成优化所需的Input.txt输入文件和Output.txt文件；Input.txt输入文件包括两个部分：PROE模型文件dongbi2.x_t文件以及ANSYS动力学分析的命令流文件dongbi2.lgw文件，Output输出文件为dongbi2.out文件；(4)采用批处理的方式借助go_proe1.bat脚本的方式驱动PROE进行动臂的参数变更和模型的实时更新；(5)读取PROE输入文件dongbi1_rel.txt中的相关参数作为优化设计变量；(6)采用批处理的方式借助go_ansys1.bat脚本的方式驱动ANSYS进行动臂静力学分析；(7)读取ANSYS静力学输入文件中的命令流文件dongbi1.lgw中的相关参数作为优化设计变量；(8)读取ANSYS静力学输出文件dongbi1.out，从中调取挖掘机动臂静力学优化问题的体积目标值V1和约束值DOF,MAX；(9)采用批处理的方式借助go_proe2.bat脚本的方式驱动PROE进行动臂的参数变更和模型的实时更新；(10)读取PROE输入文件dongbi2_rel.txt中的相关参数作为优化设计变量；(11)采用批处理的方式借助go_ansys2.bat脚本的方式驱动ANSYS进行动臂动力学模态分析；(12)读取ANSYS动力学输入文件中的命令流文件dongbi2.lgw中的相关参数作为优化设计变量；(13)读取ANSYS动力学输出文件dongbi2.out，从中调取挖掘机动臂动力学模态优化问题的频率目标值FREQ4；(14)在静力学和动力学子学科优化中，利用ISIGHT中梯度优化策略，进行子学科设计参数的修正，通过并将修正后的参数值重新返回到输入文件中，分别传递至PROE和ANSYS中进行下一轮优化迭代；(15)在系统优化中，利用ISIGHT中的DOE抽样与梯度优化混合优化策略，进行系统级设计参数的修正，通过系统级向学科级分配系统设计变量的目标值，各学科级在满足自身约束的条件下，子学科的目标函数最小，经学科优化后，将优化解传回给系统级，系统级在一致性约束条件下，优化共享设计变量，以解决各学科间变量的不一致性；(16)直到子学科输出文件传递出的约束值符合问题需求且系统级一致性约束条件得到满足，则集成优化结束，输出全局最优解。