[发明专利]基于超椭圆曲线的轮盘异型孔结构设计方法

摘要

本发明提供了一种基于超椭圆曲线的轮盘异型孔结构设计方法，用于解决目前轮盘孔结构的孔边应力集中问题，提高了设计结果的实用性，简化了异型孔结构的设计过程。技术方案是采用超椭圆曲线对轮盘孔类结构进行改进；构建一种超椭圆异型孔多目标优化模型，使超椭圆异型孔轮廓同时满足两个优化目标：1）孔边应力水平降低到设置水平2）孔形状变化尽可能小以满足传力要求；该模型可通过优化获得最佳设计。优化得到的超椭圆孔可按设计者需求将孔边最大应力降低10%~20%，且异型孔轮廓形状与先前圆孔的差异度较小，可满足原有的装配，保证传力可靠。此外，该方法所需设计变量较少，异型孔轮廓的数学模型简洁。

主权项

一种基于超椭圆曲线的轮盘异型孔结构设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、定义超椭圆异型孔曲线方程：|xa|m+|yb|n=1---(1)]]>式中，a、b为超椭圆曲线的半轴值，m、n为指数；步骤二、采用超椭圆参数方程运用有限元分析软件进行参数化建模：x(θ)=a|cosθ|(2/m)·sgn(cosθ)y(θ)=b|sinθ|(2/n)·sgn(sinθ);---(2)]]>式中，θ为参数，sgn为符号判断函数：sgn(x)=1x>00x=0-1x<0;---(3)]]>步骤三、构建超椭圆异型孔多目标优化模型：minf{f1(σmax),f2(m,n)}；   (4)s.t.lower≤m≤upperlower≤n≤upper;---(5)]]>其中，优化设计变量m、n为超椭圆曲线指数；σmax＝σmax(m,n)为设计点λ(m,n)对应的超椭圆孔孔边最大主应力值，目标函数f1(σmax)代表孔边应力降低程度；目标函数f2(m,n)代表超椭圆异型孔轮廓变化；upper和lower分别为曲线指数的上、下界；步骤四、运用多目标优化方法对超椭圆异型孔优化模型进行寻优，最终得到异型孔轮廓优化结果。