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6-螺栓组联接优化设计.ppt

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6-螺栓组联接优化设计.ppt
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7.7 螺栓组联接的优化设计,螺栓组联接的设计计算,主要根据被联接机械设备的载荷大小、功能要求和结构特点,确定螺栓组的个数和布置方式。螺栓组联接的优化设计,可以在保证机械设备的可靠性和提高寿命的前提下,达到降低成本的目的。,螺栓组的成本 取决于螺栓个数 和单价 当螺栓的材料、长度和制造工艺等因素相同时,螺栓的单价 是其直径 的线性函数,其中, 与 是与螺栓的材料和长度等因素有关的系数。选择常用的材料为35号钢、长度50 的六角头半精制螺栓,其单价 与直径 的线性函数关系如图。用一维线性回归得到方程,例7-7 有一个压力容器内部气体压强 ,容器内径 ,螺栓组中心圆直 ,用衬垫密封。试设计成本最低的螺栓组联接方案。,解:1、建立数学模型 1)由于螺栓组的成本取决于螺栓直径 和个数 ,因此取设计变量2)建立螺栓组成本的目标函数,3)螺栓组联接的约束条件 ①为了保证螺栓之间的密封压力均匀,防止局部漏气,根据经验,螺栓的间距不能大于10 因此,得到约束条件②为了保证螺栓联接的装配工艺性,螺栓之间的间隔不能小于5 因此,得到约束条件,,③根据螺栓标准规范资料,经过非线性回归分析,得到在不预紧的条件下,螺栓的许用载荷 与直径 的函数关系螺栓组联接的强度条件式中, 是安全系数( ) 。因此,得到约束条件综上所述,这是一个有三个不等式约束的二维非线性优化问题。,,2、优化方法和计算结果 调用MATLAB优化工具箱函数fmincon进行迭代计算,通过选取几个不同的初始点,都得到经检验,极小点 在螺栓联接密封性约束条件的约束面 上。 对优化结果进行圆整,取离散最优解:螺栓直径 ,螺栓个数 ,则螺栓组的联接成本是 元。经过检验,离散最优解在可行域内。,,
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