基于遗传算法的超硬磨料高速砂轮基体截面优化设计.pdf

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1、·机械制造与研究·赵正彩，等·基于遗传算法的超硬磨料高速砂轮基体截面优化设计基于遗传算法的超硬磨料高速砂轮基体截面优化设计赵正彩，徐九华，丁文锋，张志伟(南京航空航天大学机电学院。江苏南京210016)摘要：基于遗传算法，采用有限元分析软件ANSYS对砂轮基体截面进行优化设计。首先对已有超高速砂轮进行了有限元分析，然后采用ANSYS提供的参数化设计语言(APDL)建立超高速砂轮基体的参数化模型，并与遗传算法相结合，以砂轮基体最大最小环向应力差最小化为目标函数进行优化。结果表明：与现用超高速砂轮相比，优化

2、设计后的砂轮基体的环向应力分布均>-j，砂轮基体的最大环向应力以及膨胀量明显减小。关键词：超高速；参数化；优化；有限元分析中图分类号：TH12文献标志码：B文章编号：1671-5276(2011)064)0204)4OptimumDesignofCross-sectionofSuper-hardAbrasiveHjghSpeedGrinding场eelsBasedonGeneticAlgorithmZHAOZheng—cai，XUJiu—hua．DINGWen．feng。ZHANGZhi．wei(Col

3、legeofMechanicalandElectricalEngineenng，NanjingUniversityofAI。naIJIiandAI酬J【ics，N~jim210016，O~ina)Abstract：ThispaperusesANSYStocarryouttheoptimumdesignofcross-sectionofultra-highspeedgrindingwheelsbasedonge-neticalgorithm，analyzestheexistingultra-highspe

4、edgrindingwheelsandthenestablishesaparametricmodelofultra—highspeedgrindingwheelsbyusingAPDL．Theo~ectiveoftheoptjmumdesignistominimizethediferencevaluebetweenthemaximumandminimumtangentialstress．Itisfoundthatthediferencevaluebetweenthemaximumandminimumta

5、ngentialstressisreducedgreatlyafteroptimaldesignandthevaluesofmaximumtangentialstressandswellingcapacitybothdecrease，comparedwiththeex-,-istingultrahighspeedgrindingwheels．Keywords：ultra-highspeed；parametricdesign；optimization；infiniteelementanalysis采用AN

6、SYS的参数化设计语言(APDL)对超高速砂轮基0引言体截面形状进行优化设计。超高速磨削通过提高砂轮线速度(即磨削速度)来达1实验室已有超高速砂轮基体有限到提高金属去除率和加工品质，是一种高效高性能的现代元分析加工方法-】J。随着砂轮线速度的提高，砂轮的应力大幅度增大(砂轮的应力与速度的平方成正比)，如果超高速在实际的磨削过程中，砂轮受力情况很复杂，主要受砂轮不满足强度要求，超高速磨削时就可能导致砂轮破如下力的作用：离心力，磨削热应力，磨削力以及由振动引裂。所以，要实现超高速磨削，首先必须解决的问题是砂

7、起的其他力。在超高速条件下，磨削力(大小约占离心力轮在磨削时的安全性。在超高速砂轮设计过程中，对的0．24％_3)、由磨削热引起的热应力对超高速砂轮的影砂轮基体截面形状进行优化可改善砂轮的应力状态，提高响很小，均可忽略。而振动情况是受砂轮的动平衡特性以砂轮的强度和安全性。东北大学宋贵亮等建立砂轮基及机床刚度等因素影响。所以，超高速砂轮基体截面形状体强度计算及截面形状优化设计的数学模型，规划目标并优化设计时主要考虑离心力对砂轮基体应力状态的影响。建立砂轮基体优化流程，基于实用化进行了截形的线性化离心力作用

8、下砂轮变截面基体应力的微分方程为：拟合。华侨大学陈建毅等建立高速砂轮参数化模型，采用d“／1d’，1、dⅡ1，d1、ANSYS提供的零阶优化方法，对砂轮截面形状进行了优一dr2【了了J■I了一了J化。东北大学庞子瑞等基于ANSYS对超高速砂轮的基体1一．．一_2(1+)掣一(1+)_dT+r=0的形状、材料、孔径比进行了分析和选择，并以基体径向膨OrY(1rB胀量最小为目标函数对实验用砂轮基体截面形状进行了式中：，P，E，为砂轮基体材料热膨