本发明专利技术提供一种基于DADOS优化设计云端系统的某大型组合式压力机上横梁轻量化设计方法，属于优化设计领域。首先，以组合式压力机上横梁为研究对象建立有限元模型，将天轮轮辐工艺孔的4个可更改的主要结构参数定义为设计变量x，在可行域内进行均匀随机采样，仿真得到对应的研究对象的质量及最大变形值。其次，将其分别代入不同的代理模型方法中，建立非线性映射关系，并进行行敏感性分析。再次，分析出对研究对象质量及发生的最大变形影响最大的设计参数之后，进行优化求解，综合考虑优化目标后，得到满足优化目标的最优解，并最终确定设计方案。本发明专利技术能够保证在优化设计要求得到实现的同时，使得优化操作简便、优化效率高效且优化效果最好。效果最好。效果最好。
【技术实现步骤摘要】
基于DADOS优化设计云端系统的某大型组合式压力机上横梁轻量化设计方法
[0001]本专利技术属于优化设计领域，涉及一种基于DADOS优化设计云端系统的某大型组合式压力机上横梁轻量化设计方法。
技术介绍
[0002]优化设计是从多种方案中选择最佳方案的设计方法。它以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件的同时，寻求最优的设计方案，尽可能地降低材能消耗和成本，提高生产效率。优化设计被广泛的应用于社会的各个社科门类(如建筑结构优化、品牌形象优化、生化耗材利用率优化等)和实践案例中。优化设计通过确定某些参数作为约束条件，对需要优化的参数进行最优解求解，在保证产品结构最合理、性能最好、质量最高、技术经济指标最佳、具有强大的市场竞争力的同时优化设计时间又不能过长的情况下确定优化方案，在产品进行更新迭代的过程中起到了巨大的助力推动作用。
[0003]为了应对工业领域内对产品进行优化设计的需求，市面上出现了例如：MATLAB、ISIGHT、PIANO等多种高效设计试验和优化软件，每个软件都具有独特性以及在优化设计过程中不同的优越性，然而本专利技术基于大连理工大学宋学官教授团队开发的DADOS优化设计云端系统进行设计优化，该平台融合了市面上已有优化设计软件的优点，同时具备组合模型、序列加点等新功能，具有免安装、可跨平台、多人协同操作等功能，在进行设计优化时更加方便，且具有更广泛的优化适用范围。本专利技术提出了基于DADOS优化设计云端系统的某大型组合式压力机上横梁轻量化设计方法。其中，压力机作为制造行业必不可少的重要装备之一，在航空、航天、汽车、轮船等领域广泛应用，其中大型压力机更是一个体现国家科技水平和综合国力的重要标志。其上横梁作为大型压力机设备的主要承力构件之一，设计者在进行设计时，往往为了提高安全系数按照较为保守的经验进行设计，这往往造成其质量过大，刚度冗余过多的问题。这些问题的存在也导致在进行大型压力机上横梁制造的过程中浪费了更多的材料以及加工工时，为了进一步提高材料利用率和上横梁生产率，增强产品的市场竞争力，对上横梁进行轻量化设计刻不容缓且具有重要意义。
[0004]综上所述，有必要提出一种基于DADOS优化设计云端系统的某大型组合式压力机上横梁轻量化设计方法，在优化设计要求得到实现的同时，保证优化操作简便、优化效率高效且能够准确得到最好的优化设计方案。
技术实现思路
[0005]DADOS(Data
‑
driven Design Optimization System,数驱优化平台)是由大连理工大学机械工程学院宋学官教授团队为工程师以及研究人员打造的专业的优化设计云端系统。DADOS以提高实际产品性能为根本目的，在充分考虑企业工程师以及研究人员的应用习惯和特点的基础上，采用FBP(Flow
‑
Based Programming)框架，零编程、拖拉拽操作模式，
支持用户自定义搭建求解流程，轻松实现工程实例的快速分析，满足产品性能可信预测、参数关联分析、性能快速优化等多种工程实际问题。本申请针对现有的某大型组合式压力机上横梁轻量化设计需求和对优化软件简易化的用户要求，提出了基于DADOS优化设计云端系统的某大型组合式压力机上横梁轻量化设计方法，在充分考虑用户体验感的同时，保障能够切实提出最优设计方案满足设计需求。同时，该方法的提出也很大程度上降低了优化成本及耗时，有效保证了优化设计效率。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种基于DADOS优化设计云端系统的某大型组合式压力机上横梁轻量化设计方法，包括以下步骤：
[0008](1)以某大型组合式压力机的上横梁为研究对象，基于上横梁所受约束条件限制，同时由于研究对象的对称结构，取研究对象的四分之一结构建立有限元模型进行后续分析。
[0009](2)基于步骤(1)得到的有限元模型，通过提取四个可优化设计变量x1～x4对该有限元模型进行参数化模型构建，并对可优化设计变量的可行域进行定义，使他们在限定的范围内进行数值变动，其中x1为肋板厚度，x2为壁板厚度，x3为上盖板中线与下底板中线间距，x4为上盖板厚度。x1的可行域设定为60
‑
100mm，x2的可行域设定为100
‑
200mm，x3的可行域设定为4800
‑
6000mm，x4的可行域设定为150
‑
250mm。本专利技术采用拉丁超立方抽样(LHS)采样方法，对设计变量x1～x4在可行域内进行均匀随机采样，得到样本数据，并通过将这些样本数据代入参数化模型中进行仿真，得到对应的研究对象的质量及最大变形值，即得到多组压力机上横梁设计尺寸及对应的质量及最大变形量。
[0010](3)通过步骤(2)，得到多组压力机上横梁设计尺寸及对应的质量及最大变形量(即样本点)后，采用不同的代理模型方法分别建立输入与输出的非线性映射关系，其中输入为压力机上横梁设计尺寸，输出为上横梁质量(M(x))和最大变形量(D(x))，我们将这种非线性映射关系称为拟合曲线，其中，拟合曲线的横坐标为压力机上横梁设计尺寸，纵坐标为压力机上横梁质量及最大变形量。
[0011]进一步的，所述的步骤3中，分别采用径向基函数(RBF)代理模型方法、多项式响应面法(PRS)代理模型方法、移动最小二乘法(MLS)代理模型方法、支持向量机回归(SVR)代理模型方法、人工神经网络(ANN)代理模型方法建立非线性映射关系。
[0012](4)在通过步骤(3)得到了不同方法的拟合曲线之后，为了避免对代理模型精度的过于片面的估计，采用留一法计算不同代理模型的决定系数r2：若精度符合要求则可以进行下一步的预测、优化、分析，否则则需要更换代理模型或者通过序列加点(即在步骤(2)采样时选取更多组压力机上横梁设计尺寸，通过有限元分析得到其质量及最大变形量，来纠正拟合曲线的趋势，进而提高代理模型精度，直到达到理想的精度为止停止加点)的方式提高代理模型精度。本专利技术依据r2判断代理模型精度并最终选取了精度最高的PRS、MLS代理模型拟合输入的压力机上横梁设计尺寸与输出的上横梁质量(M(x))和最大变形量(D(x))之间的非线性映射关系。
[0013](5)确定上横梁四个尺寸参数中对上横梁质量及最大变形量影响最大的尺寸参数：在最终确定采用PRS、MLS模型拟合输入的压力机上横梁设计尺寸与输出的上横梁质量(M(x))和最大变形量(D(x))之间的非线性映射关系之后，采用SOBOL法对参数化模型进行
敏感性分析，对参数化模型进行一阶、全阶敏感性值统计。这不仅能够得到4个设计变量的变化对研究对象质量及发生的最大变形量的影响，同时也能得到4个设计变量之间的相互作用关系。这就可以使得我们在优化设计过程中，对研究对象质量及发生的最大变形影响最大的设计参数进行更加充分全面的考虑。
[0014](6)在通过步骤(5)分析出对上横梁质量及发生的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于DADOS优化设计云端系统的某大型组合式压力机上横梁轻量化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以组合式压力机的上横梁为研究对象，基于上横梁所受约束条件限制，同时由于研究对象的对称结构，取研究对象的四分之一结构建立有限元模型进行后续分析；(2)基于步骤(1)得到的有限元模型，通过提取四个可优化设计变量x1～x4对该有限元模型进行参数化模型构建，并对可优化设计变量的可行域进行定义，使他们在限定的范围内进行数值变动，其中x1为肋板厚度，x2为壁板厚度，x3为上盖板中线与下底板中线间距，x4为上盖板厚度；对设计变量x1～x4在可行域内进行均匀随机采样，得到样本数据，将样本数据代入参数化模型中进行仿真，得到对应的研究对象的质量及最大变形值，即得到多组压力机上横梁设计尺寸和对应的质量及最大变形量，作为样本点；(3)通过步骤(2)，得到多组压力机上横梁设计尺寸及对应的质量及最大变形量后，采用不同的代理模型方法分别建立输入与输出的非线性映射关系，其中输入为压力机上横梁设计尺寸，输出为上横梁质量M(x)和最大变形量D(x)，将这种非线性映射关系称为拟合曲线，其中，拟合曲线的横坐标为压力机上横梁设计尺寸，纵坐标为压力机上横梁质量及最大变形量；(4)在通过步骤(3)得到不同方法的拟合曲线之后，为了避免对代理模型精度的过于片面的估计，采用留一法计算不同代理模型的决定系数r2：若精度符合要求则可以进行下一步的预测、优化、分析，否则则需要更换代理模型或者通过序列加点的方式提高代理模型精度；依据r2判断代理模型精度并最终选取精度最高的PRS、MLS代理模型拟合输入的压力机上横梁设计尺寸与输出的上横梁质量M(x)和最大变形量D(x)之间的非线性映射关系；(5)确定上横梁四个尺寸参数中对上横梁质量及最大变形量影响最大的尺寸参数；(6)在通过步骤(5)分析出对上横梁质量及发生的最大变形量影响最大的设计变量之后，基于PRS、MLS代理模型方法和SOBOL法采用优化算法限定优化目标，获得全局最优解，即压力机上横梁的尺寸；将步骤(6)中优化分析得到的最优解作为输入，代入步骤(1)建立的有限元模型进行仿真分析，计算有限元模型尺寸优化后的质量减轻情况，最终确定设计方案，优化尺寸前的有限元模型质量以步骤(1)中建立的现有组合式压力机上横梁的质量为基准。2.根据权利要求1所述的一种基于DADOS优化设计云端系统的某大型组合式压力机上横梁轻量化设计方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，x1的可行域设定为60
‑
100mm，x2的可行域设定为100
‑
【专利技术属性】
技术研发人员：马新奥，宋学官，王硕，鄢来强，闫盛，范世龙，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。