[发明专利]一种五参量多圆弧异型孔均衡优化方法

摘要

本发明公开了一种五参量多圆弧异型孔均衡优化方法，基于多应力指标控制、孔异型度控制和孔轮廓尺寸中最小过渡半径尺寸控制。本发明的提出，可使轮盘幅板五参量异型螺栓孔轮廓设计满足严苛的应力控制指标、具有最小异型度、多圆弧异型孔具有最佳的过渡圆弧尺寸，使得轮盘幅板采用多圆弧异型孔设计时满足更加严苛的安全要求和稳健设计原则，且在有效降低轮盘幅板螺栓通孔孔边应力的同时，提高加工精度和加工效率。

主权项

1.一种五参量多圆弧异型孔均衡优化方法，所述五参量多圆弧异型孔的最大纵向轮廓为2a，最大横向轮廓为2b；所述五参量多圆弧异型孔包含八段圆弧：半径为R1的顶部主圆弧、半径为R2的左侧主圆弧、半径为R3的底部主圆弧、半径为R2的右侧主圆弧、连接顶部主圆弧和左侧主圆弧的左上过渡圆弧、连接顶部主圆弧和右侧主圆弧的右上过渡圆弧、连接底部主圆弧和左侧主圆弧的左下过渡圆弧、以及连接底部主圆弧和右侧主圆弧的右下过渡圆弧；所述左上过渡圆弧、右上过渡圆弧的半径均为R4，左下过渡圆弧、右下过渡圆弧的半径均为R5；所述八段圆弧光滑相连并关于Y轴对称，且相邻圆弧之间相切；令所述五参量多圆弧异型孔对应的基圆螺栓孔的半径为R*；其特征在于，所述五参量多圆弧异型孔均衡优化方法的具体步骤如下：步骤1)，计算得到基圆螺栓孔面积，并通过有限元分析得到基圆螺栓孔边的最大主应力值σr、五参量多圆弧异型孔边最大第一主应力σ1max、五参量多圆弧异型孔边6点钟的第一主应力σ06、五参量多圆弧异型孔边12点钟的第一主应力σ012；步骤2)，构建五参量多圆弧异型孔的多目标优化模型：优化目标：尺寸约束：其中：式中，f0为五参量多圆弧异型孔边最大应力下降率目标函数；f06和f012分别为五参量多圆弧异型孔边6点钟应力和12点钟主应力下降率目标函数；f1为五参量多圆弧异型孔轮廓变化控制目标函数；R1max是顶部主圆弧半径的上界，R4min是左上过渡圆弧、右上过渡圆弧半径的下界，R5min是左下过渡圆弧、右下过渡圆弧半径的下界；Kσ、Kσ06和Kσ012分别表示五参量多圆弧异型孔边最大主应力降低率、6点钟应力降低率、12点钟应力降低率；K*σ06和K*σ012为预先设定的五参量多圆弧异型孔边6点钟和12点钟应力降低率目标值；轮廓异型度S_c表示基圆螺栓孔的面积；S_n表示五参量多圆弧异型孔的轮廓面积；步骤3)，采用Pareto方法对五参量异型孔多目标优化模型进行迭代寻优，得到Pareto前沿，即非劣解集；步骤4)，在Pareto前沿中定位获得主应力下降率Kσ大于预先设定的下降率阈值、6点钟应力降低率和优化目标K*σ06之间差值的绝对值小于预设的下降差阈值、12点钟应力降低率和优化目标K*σ012之间差值的绝对值小于预设的下降差阈值、同时轮廓异型度Ks小于预设的异型度阈值的若干个待选五参量多圆弧异型孔；步骤5)，对于每个待选五参量多圆弧异型孔，选择其R4、R5中较小的值作为其对比数；将各个待选五参量多圆弧异型孔的对比数进行排序，选择对比数最大的五参量多圆弧异型孔作为最优五参量多圆弧异型孔。