基于靈敏度分析的病死豬搬運(yùn)車轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)

張鐵民，李文濤，梁 莉

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院/國(guó)家生豬種業(yè)工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510642)

基于靈敏度分析的病死豬搬運(yùn)車轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)

張鐵民，李文濤，梁 莉

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院/國(guó)家生豬種業(yè)工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510642)

【目的】改善病死豬搬運(yùn)車的工作性能，降低成本，對(duì)其轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)?！痉椒ā坎捎肅reo Simulate三維設(shè)計(jì)軟件，對(duì)病死豬搬運(yùn)車的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)有限元分析以及靈敏度分析，建立多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。采用模糊物元分析法和加權(quán)平均法對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)選。【結(jié)果】建立了優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，得到了6組非劣解；通過(guò)評(píng)估優(yōu)選，獲得了病死豬搬運(yùn)車轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。優(yōu)化設(shè)計(jì)前后的參數(shù)對(duì)比分析結(jié)果表明，優(yōu)化后的病死豬搬運(yùn)車轉(zhuǎn)盤質(zhì)量為20.90 kg，比原始方案(25.94 kg)減小了19.43%；最大等效應(yīng)力為1.44 MPa，比原始方案(1.50 MPa)減少了4.00%?！窘Y(jié)論】基于靈敏度分析的病死豬搬運(yùn)車轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)是可行的，可以為轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的改進(jìn)提供理論指導(dǎo)。

搬運(yùn)車；轉(zhuǎn)盤；靈敏度；優(yōu)化；物元分析；加權(quán)平均法

病死豬無(wú)害化處理是畜禽養(yǎng)殖清潔生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[1-2]，針對(duì)病死豬搬運(yùn)車的研究具有重要意義[3]。病死豬搬運(yùn)車的結(jié)構(gòu)組成比較復(fù)雜，轉(zhuǎn)盤作為其一個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，在搬運(yùn)工作時(shí)承受著較大的載荷，在保證整機(jī)工作性能和可靠性方面具有非常重要的作用，是病死豬搬運(yùn)車設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。病死豬搬運(yùn)車轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)的參考文獻(xiàn)，反復(fù)修改結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，從一系列結(jié)構(gòu)尺寸的可變范圍內(nèi)選取有利于搬運(yùn)車靜、動(dòng)態(tài)性能的一組參數(shù)，這種做法的缺點(diǎn)是難以保證所獲取的參數(shù)組合是最優(yōu)方案[4]。近年來(lái)，隨著虛擬樣機(jī)技術(shù)的迅速推廣運(yùn)用，以CAD/CAE軟件結(jié)合優(yōu)化算法來(lái)提高機(jī)械結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能已成為研究的熱點(diǎn)[5]。許俊臣[6]對(duì)船舶加筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，從而獲得了其動(dòng)力減振優(yōu)化模型。張平等[7]通過(guò)對(duì)轎車車身進(jìn)行自由模態(tài)分析，改善了其局部模態(tài)特性，使整車剛度更加協(xié)調(diào)。劉江華[8]采用虛擬樣機(jī)分析技術(shù)對(duì)全地形車包括懸架系統(tǒng)在內(nèi)的專用底盤進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，使其應(yīng)力分布更加均勻。上述研究方法為病死豬搬運(yùn)車轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了有益參考。本文采用的是Creo Simulate有限元分析軟件，對(duì)病死豬搬運(yùn)車的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析和靈敏度分析，在此基礎(chǔ)上建立了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，并求解獲得非劣解集。采用模糊物元分析法[9]和加權(quán)平均法[10]確定一組最優(yōu)解，從而實(shí)現(xiàn)病死豬搬運(yùn)車轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 搬運(yùn)車轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)有限元分析

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)通常是多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題[11]，以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題組自主研發(fā)的病死豬搬運(yùn)車(圖1)[12]的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)(圖2)作為研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

圖1 病死豬搬運(yùn)車整體結(jié)構(gòu)Fig. 1 The whole structure of dead pig vehicle

圖1是病死豬搬運(yùn)車的整體結(jié)構(gòu)，主要包括底盤、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)盤、電控箱、提升動(dòng)力系統(tǒng)、支撐裝置等部分。工作時(shí)，提升動(dòng)力系統(tǒng)是由一種帶自鎖結(jié)構(gòu)的電動(dòng)絞盤配合鋼絲繩組成，用于實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)車提升和放下病死豬；支撐裝置是一種可伸縮支撐架，它可以起到支撐作用，防止在提升病死豬上升的過(guò)程中發(fā)生側(cè)翻；轉(zhuǎn)盤裝置是由牛眼軸承的組合方式來(lái)完成的，用于支撐和輔助車體 180° 轉(zhuǎn)動(dòng)；采用兩輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)化程度高。

圖2 病死豬搬運(yùn)車轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)Fig. 2 Turntable structure of dead pig vehicle

1.1 有限元建模

病死豬搬運(yùn)車的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)主要有2個(gè)方面的作用，即作為支撐結(jié)構(gòu)和動(dòng)力傳遞結(jié)構(gòu)。因此轉(zhuǎn)盤必須具有良好的力學(xué)性能才能保證整機(jī)工作的可靠性。

由于轉(zhuǎn)盤的受力情況比較復(fù)雜，為了得到準(zhǔn)確的優(yōu)化結(jié)果，在對(duì)轉(zhuǎn)盤進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)之前需要對(duì)其有限元模型進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化，為此做出如下假設(shè)：①認(rèn)為轉(zhuǎn)盤材料為各向同性；②認(rèn)為轉(zhuǎn)盤的裝配孔均為光孔；③認(rèn)為轉(zhuǎn)盤的受力均為線性的。采用Creo Simulate有限元分析軟件對(duì)轉(zhuǎn)盤進(jìn)行簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化后的有限元模型如圖3所示，網(wǎng)格劃分如圖4所示。

圖3 轉(zhuǎn)盤的有限元模型Fig. 3 Finite element model of the turntable

1.2 靜力學(xué)分析

由于轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)以及受力情況較為復(fù)雜，在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)前，需要對(duì)其有限元模型進(jìn)行靜力學(xué)分析和結(jié)構(gòu)靈敏度分析，然后采用模糊物元分析法和加權(quán)平均法獲得最優(yōu)解，完成多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體步驟如下。

圖4 轉(zhuǎn)盤的網(wǎng)格劃分圖Fig. 4 Grid partition of the turntable

1) 定義材料：考慮到這里的轉(zhuǎn)盤工作環(huán)境各有不同，受力情況較為復(fù)雜，為了使用的安全性，選擇45鋼，通過(guò)查找機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，定義材料屬性。

2) 定義約束：由于安裝時(shí)，周圍的孔均用螺栓進(jìn)行了固定，因此在定義約束時(shí)，用“位移約束”將上下側(cè)面的10個(gè)孔進(jìn)行約束，將其固定；另外，由于轉(zhuǎn)盤是放置在搬運(yùn)車底板上，所以必須施加“平面約束”將轉(zhuǎn)盤的底面進(jìn)行約束。

3) 施加載荷：由分析可知，該轉(zhuǎn)盤既承受垂直方向的力，同時(shí)也承受水平方向的力。轉(zhuǎn)盤垂直方向的受力主要包括電動(dòng)絞盤及其支撐架、支撐臂以及病死豬垂直方向的分量，大小為3 780 N，方向垂直向下；水平方向的力主要就是病死豬水平方向的分量，大小為1 000 N，分散作用在6個(gè)安裝孔上。

4) 運(yùn)行求解：有限元靜態(tài)分析結(jié)果見(jiàn)圖5和圖6。圖5是轉(zhuǎn)盤的等效應(yīng)力分析圖，圖6是轉(zhuǎn)盤的位移圖。轉(zhuǎn)盤所受的最大等效應(yīng)力為1.505 MPa，最大位移量為0.000 068 6 mm。

圖5 轉(zhuǎn)盤的等效應(yīng)力圖Fig. 5 Equivalent stress diagram of the turntable

圖6 轉(zhuǎn)盤的位移圖Fig. 6 Displacement diagram of the turntable

2 搬運(yùn)車轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 靈敏度分析

在確定優(yōu)化參數(shù)之前，需要先進(jìn)行靈敏度分析。運(yùn)用靈敏度分析方法確立參數(shù)的變化范圍，然后在這個(gè)范圍內(nèi)尋找最佳設(shè)計(jì)[13]。靈敏度分析可分為絕對(duì)靈敏度和相對(duì)靈敏度，絕對(duì)靈敏度的計(jì)算公式為：

相對(duì)靈敏度的計(jì)算公式為：

采用一階差分法計(jì)算等效應(yīng)力 (g) 與轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)尺寸 (Xi) 的靈敏度關(guān)系為：

經(jīng)過(guò)計(jì)算和對(duì)比分析, 得到轉(zhuǎn)盤上端內(nèi)圓環(huán)直徑(D1)、上端外圓環(huán)直徑(D2)、下端外圓環(huán)直徑(D3)、轉(zhuǎn)盤下端厚度(h)以及轉(zhuǎn)盤下端定位孔直徑(d)對(duì)轉(zhuǎn)盤最大等效應(yīng)力的靈敏度曲線(圖7)。

2.2 確定優(yōu)化參數(shù)

根據(jù)圖7的靈敏度曲線可以看出，轉(zhuǎn)盤上端內(nèi)圓環(huán)直徑(D1)在290～330 mm的范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)盤的最大等效應(yīng)力在1.8～5.0 MPa范圍內(nèi)變化；上端外圓環(huán)直徑(D2)在330～370 mm的范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)盤的最大等效應(yīng)力在1.6～9.5 MPa范圍內(nèi)變化；下端外圓環(huán)直徑(D3)在390～450 mm的范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)盤的最大等效應(yīng)力在1.57～2.62 MPa范圍內(nèi)變化；轉(zhuǎn)盤下端厚度(h)在10～30 mm的范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)盤的最大等效應(yīng)力在1.60～3.48 MPa范圍內(nèi)變化；轉(zhuǎn)盤下端定位孔直徑(d)在5～20 mm的范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)盤的最大等效應(yīng)力在1.40～2.14 MPa范圍內(nèi)變化。

圖7 最大等效應(yīng)力與轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系曲線Fig. 7 The curve of the maximum equivalent stress and the turntable structure parameters

為明確D1、D2、D3、h、d與轉(zhuǎn)盤最大等效應(yīng)力之間的關(guān)系，將這5個(gè)參數(shù)作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的變量，最大等效應(yīng)力和質(zhì)量作為優(yōu)化目標(biāo)，進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.3 確定目標(biāo)函數(shù)

根據(jù)轉(zhuǎn)盤的靜力學(xué)分析結(jié)果，將轉(zhuǎn)盤的最大等效應(yīng)力確定為優(yōu)化目標(biāo)，然而在減小最大等效應(yīng)力的過(guò)程中，往往會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的質(zhì)量增加，這并不符合我們輕量化、低成本的設(shè)計(jì)理念，為此這里將轉(zhuǎn)盤的質(zhì)量 (M) 也確定為一個(gè)優(yōu)化目標(biāo)，使二者之間達(dá)到一個(gè)較為理想的平衡點(diǎn)。根據(jù)上面結(jié)構(gòu)靈敏度分析的結(jié)果，將轉(zhuǎn)盤的上端內(nèi)圓環(huán)直徑、上端外圓環(huán)直徑、下端外圓環(huán)直徑、轉(zhuǎn)盤下端厚度以及轉(zhuǎn)盤下端定位孔直徑作為設(shè)計(jì)變量，依次記為X1、X2、X3、X4、X5，其中X1的初始值為310 mm，上、下限分別為290、330 mm；X2的初始值為350 mm，上、下限分別為330、370 mm；X3的初始值為420 mm，上、下限分別為390、450 mm；X4的初始值為20 mm，上、下限分別為10、30 mm；X5的初始值為10 mm，上、下限分別為5、20 mm。

在轉(zhuǎn)盤的有限元模型中定義5個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)的變量，將轉(zhuǎn)盤的最大等效應(yīng)力和質(zhì)量作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的是獲取最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)組合X=(X1,X2,X3,X4,X5)，使轉(zhuǎn)盤在質(zhì)量減輕的前提下，最大等效應(yīng)力越小越好。

采用梯度投影優(yōu)化算法[14]，優(yōu)化收斂公差為2%，最大優(yōu)化迭代次數(shù)為 20，于是就可以建立如下的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型：

其中，

式中，M(Xi)為優(yōu)化后的轉(zhuǎn)盤的質(zhì)量；m為零件有限元網(wǎng)格劃分的四面體的個(gè)數(shù)；?Fk為第k個(gè)有限元的合力；?Ak為第k個(gè)有限元的面積；i為約束條件，目標(biāo)函數(shù)g(X)取轉(zhuǎn)盤的最小應(yīng)力值，M(X)取轉(zhuǎn)盤的最小質(zhì)量。

2.4 求解

根據(jù)上述建立的數(shù)學(xué)模型，采用Creo Simulate軟件的優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊對(duì)病死豬搬運(yùn)車轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，反復(fù)迭代求解后得到6組非劣解，原設(shè)計(jì)方案和優(yōu)化設(shè)計(jì)的非劣解集如表1所示。

表1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果Tab. 1 The results of optimization design

3 采用模糊物元分析法獲取最優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

以有序的三元組R=(N,C,V)作為描述事物的基本元，稱為物元。其中，N表示事物的名稱；C表示事物的特征；V表示事物關(guān)于特征C的量值[9]。如果描述物元的某特征量值具有模糊性，此時(shí)構(gòu)成的一個(gè)三元有序組就是模糊物元[9,15]。

3.1 決策方案的物元建立

通過(guò)優(yōu)化后得到的病死豬搬運(yùn)車轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案有多種，由于各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)量綱不統(tǒng)一，因此需要借助評(píng)價(jià)方法獲得最佳的設(shè)計(jì)方案[16]。對(duì)于一個(gè)多目標(biāo)決策方案，將該方案的事物，特征以及量值用有序三元組來(lái)描述，即事物就是方案Ci，特征就是評(píng)價(jià)指標(biāo)Mi，量值就是給定的數(shù)值xij，從而可以構(gòu)成如下的物元，即模糊物元判斷矩陣(R)：

式中，Mi(i=1,2,···,7)表示評(píng)價(jià)指標(biāo)，Cj(j=0,1,···, 6)表示設(shè)計(jì)方案。

3.2 隸屬度的確定

對(duì)于越大越優(yōu)型的決策問(wèn)題，即效益型指標(biāo)，計(jì)算公式為：

對(duì)于越小越優(yōu)型的決策問(wèn)題，即成本型指標(biāo)，計(jì)算公式為：

式中，Xij表示設(shè)計(jì)方案Cj的評(píng)價(jià)指標(biāo)Mi所對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，maxXij和minXij分別表示多目標(biāo)決策方案中每一項(xiàng)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)量值中的最大值與最小值。

在上述7項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)中，質(zhì)量(M)和等效應(yīng)力(g)作為優(yōu)化目標(biāo)，越小越好，應(yīng)當(dāng)按照成本型指標(biāo)來(lái)進(jìn)行評(píng)估；轉(zhuǎn)盤上端內(nèi)圓環(huán)直徑、上端外圓環(huán)直徑雖然對(duì)轉(zhuǎn)盤質(zhì)量有一定的影響，但是對(duì)于最大等效應(yīng)力的影響更為明顯，應(yīng)越大越好，應(yīng)當(dāng)按照效益型指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估；下端外圓環(huán)直徑、轉(zhuǎn)盤下端厚度以及轉(zhuǎn)盤下端定位孔直徑對(duì)質(zhì)量有很大影響，而對(duì)最大等效應(yīng)力影響較小，應(yīng)越小越好，因此按照成本型指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估。

3.3 模糊物元的建立

根據(jù)前面模糊物元判斷矩陣R以及隸屬度

Uij，建立隸屬度矩陣Rξ：

3.4 計(jì)算關(guān)聯(lián)度并進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析確定多目標(biāo)決策方案

通過(guò)計(jì)算關(guān)聯(lián)度并排序，即可實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)方案的最終決策[15]。用ki表示關(guān)聯(lián)度，此時(shí)將所有關(guān)聯(lián)度組合，構(gòu)造出關(guān)聯(lián)度復(fù)合模糊物元，以Rk表示，采用加權(quán)平均法[10]進(jìn)行處理，即有

式中，Rξ是隸屬度矩陣，Rw表示每一決策方案指標(biāo)的權(quán)的復(fù)合物元[15]。

如果Wj表示每一決策方案第j項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，則

式中，ξij表示關(guān)聯(lián)系數(shù)，m≤7,n≤7且為正整數(shù)。此時(shí)

代入數(shù)值計(jì)算得

按各種優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣程度排序依次為：C3C2C1C6C5C0C4，由此可以確定最佳優(yōu)化設(shè)計(jì)方案為C3。優(yōu)化設(shè)計(jì)前后各參數(shù)的對(duì)比如表2所示。

表2 優(yōu)化設(shè)計(jì)前后參數(shù)對(duì)比Tab. 2 Comparison of parameters before and after optimization design

根據(jù)表2可以看出：優(yōu)化后的轉(zhuǎn)盤上端內(nèi)圓環(huán)直徑(X1)為311.74 mm，比原方案增加了0.56%；優(yōu)化后的轉(zhuǎn)盤上端外圓環(huán)直徑(X2)為346.64 mm，減小了0.96%；優(yōu)化后的轉(zhuǎn)盤下端外圓環(huán)直徑(X3)為408.11 mm，減小了2.83%；優(yōu)化后的轉(zhuǎn)盤下端厚度(X4)為16.09 mm，減小了19.55%；優(yōu)化后的轉(zhuǎn)盤下端定位孔直徑(X5)為14.60 mm，增加了46.00%；優(yōu)化后的轉(zhuǎn)盤質(zhì)量為20.90 kg，減小了19.43%；優(yōu)化后的轉(zhuǎn)盤等效應(yīng)力為1.44 MPa，減小了4.00%。

4 結(jié)論

在Creo Simulate優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件中，對(duì)病死豬搬運(yùn)車的轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析，得出轉(zhuǎn)盤的最大等效應(yīng)力為1.50 MPa。通過(guò)靈敏度分析，確定轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)變量依次為轉(zhuǎn)盤上端內(nèi)圓環(huán)直徑、上端外圓環(huán)直徑、下端外圓環(huán)直徑、轉(zhuǎn)盤下端厚度以及轉(zhuǎn)盤下端定位孔直徑，目標(biāo)函數(shù)為最大等效應(yīng)力以及轉(zhuǎn)盤質(zhì)量。建立優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲取6組非劣解集；采用模糊物元分析法以及加權(quán)平均法對(duì)6組非劣解集進(jìn)行評(píng)估，獲得最優(yōu)化設(shè)計(jì)方案為C3。

通過(guò)優(yōu)化前后的參數(shù)對(duì)比，結(jié)果得出：優(yōu)化后的轉(zhuǎn)盤質(zhì)量為20.90 kg，減小了19.43%；優(yōu)化后的轉(zhuǎn)盤等效應(yīng)力為1.44 MPa，減小了4.00%。完成了對(duì)病死豬搬運(yùn)車轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，為轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的改進(jìn)提供了理論指導(dǎo)。

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【責(zé)任編輯 周志紅】

Multi-objective optimization design for turntable of dead pig vehicle based on sensitivity analysis

ZHANG Tiemin, LI Wentao, LIANG Li
(College of Engineering, South China Agricultural University/National Pig Seed Industry Engineering Technology Research Center, Guangzhou 510642, China)

【Objective】To improve the working performance of dead pig vehicle and cut down the costs, multiobjective optimization design was carried out on the structure of turntable.【Method】By using the Creo Simulate three-dimension design software, the statics finite element analysis and sensitivity analysis of the original turntable were executed．Based on the above analysis, a multi-objective optimization design model for the structure of turntable was built．The optimal design scheme was selected using the fuzzy matter-element analysis method and weighted average method. 【Result】The multi-objective optimization design model for the structure of turntable was built, and six groups of non-inferior solution were obtained. The optimal design scheme was obtained by evaluating and preferring. Comparative analysis on parameters before and after optimization showed that the turntable mass after optimization was 20.90 kg and reduced 19.43%. The maximum equivalent stress was 1.44 MPa and reduced 4.00%.【Conclusion】The proposed structural optimization design for the turntable of dead pig vehicle based on sensitivity analysis is reasonable and feasible. The result can provide the theoretical guide for improving turntable structure.

vehicle; turntable; sensitivity; optimization; matter-element analysis; weighted average method

TH123;S229

A

1001-411X(2017)05-0103-07

張鐵民, 李文濤, 梁莉. 基于靈敏度分析的病死豬搬運(yùn)車轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2017, 38(5): 103-109.

2016-12-30 優(yōu)先出版時(shí)間：2017-07-14

優(yōu)先出版網(wǎng)址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/44.1110.s.20170714.0859.036.html

張鐵民(1961—)，男，教授，博士，E-mail: tm-zhang@163.com

廣東省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2016A020209008)