基于遗传算法的铝合金斩波盘等强度优化设计

摘要

当前斩波盘主要采用等厚度和变厚度(阶梯变化)设计方案,通过对这2类斩波盘在20000 r/min转速下的受力情况进行有限元分析,发现等厚度斩波盘塑性变形严重,变厚度(阶梯变化)斩波盘整体应力大、中心孔及槽口底部应力集中,存在变形失效的隐患。针对以上问题,开展7050铝合金斩波盘的等强度优化设计。首先,基于理论计算和遗传算法,提出一种连续变厚度轮廓曲线,实现连续变厚度转盘等强度优化设计;其次,通过有限元模拟,对斩波盘槽口进行局部加厚及增大圆角半径以减小应力集中现象;最后,通过变厚度斩波盘应力的数值计算结果与有限元模拟结果进行验证。研究结果表明:优化后的斩波盘在20000 r/min转速下,平均应力减小27.8%,应力分布均匀性提高80%,中心孔应力减小33.8%,槽口底部应力减小40.4%。