理论教育 如何确定结构优化变量?

如何确定结构优化变量?

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:目标函数可以通过很多方式进行构造,假设系统的前r阶频率为ωi(i=1,2,…15) 式中 mt——抛送叶轮的总质量。,k) 性能约束主要是指优化过程中要使系统满足一定的性能要求,使结构的某些性能不发生变化。研究中,为了不使叶轮结构发生太大变化,约束条件设置为使设计变量的取值在20%的范围内变化,即叶片厚度、架板厚度在±20%的范围内连续变化,架板半径数值相对较大,设置在±9%的范围内连续变化,输入参数约束条件见表6.4。

如何确定结构优化变量?

(1)目标函数 目标函数“Objective Function”指的是用设计变量表达的,可以评价所要实现的目标的函数。目标函数可以通过很多方式进行构造,假设系统的前r阶频率为ωii=1,2,…,r),目标值为ωi∗(i=1,2,…,r),目标函数可表示为

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式中 Wi——频率权系数。

通过提高叶轮低阶固有频率,增大低阶频率避开率,避免低频共振发生,目标函数可表示为

fω1ω2ω3)=W1w1-290)2+W2w2-420)2 (6.23)

+W3w3-610)2

290Hz、420Hz和610Hz分别是预应力模态第1阶频率、预应力模态第2阶频率和预应力模态第3阶频率的期望值。且满足

mt≤10.86 (t=1,2,…15) (6.24)(www.daowen.com)

式中 mt——抛送叶轮的总质量(kg)。

(2)输入参数与约束条件 输入参数即设计变量,通常为长度、厚度、半径等模型参数,每个设计变量都有上限和下限。抛送叶轮参数化模型的输入结构参数有叶片厚度、架板半径(保证叶轮整体外径为定值)以及架板厚度。

约束条件一般分为边界约束与性能约束。边界约束可以有效地防止在优化计算中出现超出范围的值,表示为

xLjxjxUjj=1,2,…,k) (6.25)

性能约束主要是指优化过程中要使系统满足一定的性能要求,使结构的某些性能不发生变化。研究中,为了不使叶轮结构发生太大变化,约束条件设置为使设计变量的取值在20%的范围内变化,即叶片厚度、架板厚度在±20%的范围内连续变化,架板半径数值相对较大,设置在±9%的范围内连续变化,输入参数约束条件见表6.4。

6.4 输入参数约束条件

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