基于PSO算法的反力架设计与优化

摘要

为提升盾构隧道专用反力架轻量化水平和降低制造及运输成本,对其结构进行优化.首先,依据设计的反力架结构建立其有限元模型,并结合工程数据类比确定载荷条件,验算反力架强度及刚度;然后,以所有板材厚度为自变量、反力架总质量为因变量,利用方差分析的方法获得主效应图,确定5种对结构总质量贡献量大的板厚为优化变量;最后,以5种板厚为设计变量,强度、刚度指标作为约束条件,反力架质量最小为优化目标,采用PSO算法进行求解.结果表明:优化后结构的最大应力为252.2 MPa,最大变形为10.6 mm,反力架总质量从305.78 t降至274.85 t,减重比例为10.1％(30.90 t),验证了结构优化的有效性.