槽形托輥帶式輸送機設計

槽形托輥帶式輸送機設計,槽形托輥帶式,輸送,設計 一、選題的依據(jù)及意義： 帶式輸送機是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)方式運輸物料的機械。應用它可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送流程。它既可以進行碎散物料的輸送，也可以進行成件物品的輸送。除進行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運輸線。所以帶式輸送機廣泛應用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。在礦山的井下巷道、礦井地面運輸系統(tǒng)、露天采礦場及選礦廠中，廣泛應用帶式輸送機。它用于水平運輸或傾斜運輸。 帶式輸送機是煤礦最理想的高效連續(xù)運輸設備，與其他運輸設備(如機車類)相比，具有輸送距離長、運量大、連續(xù)輸送等優(yōu)點，而且運行可靠，易于實現(xiàn)自動化和集中化控制，尤其對高產(chǎn)高效礦井，帶式輸送機已成為煤炭開采機電一體化技術與裝備的關鍵設備。 帶式輸送機一般有兩種基本形式-平形帶和槽形帶，兩種形式的區(qū)別主要是上托輥形式不同，此次我選的是槽形托輥式輸送機。 通過槽形托輥帶式輸送機的設計不僅是對我們大學四年來所學的東西綜合運用，零部件設計、強度分析、標準件的選用、solidworks軟件的使用、編寫技術文件、查閱文獻等方面的訓練，更是考察了我們的設計和動手能力，令我們對所學的知識有更深一層的理解。相信這次畢設會令我受益匪淺。 二、國內(nèi)外研究概況及展趨勢（含文獻綜述）： 帶式輸送機是一種適應能力較強，應用廣泛的輸送機械，多用于塊狀和粒狀的物料，也可用來輸送單件物品。由于帶式輸送機能夠經(jīng)濟而有效地輸送物料，故不僅在小輸送量和短距離內(nèi)可以采用，而且在大輸送量和長輸送距離內(nèi)也同樣采用。 在工業(yè)生產(chǎn)中，帶式輸送機可用作生產(chǎn)機械設備之間構(gòu)成連續(xù)生產(chǎn)的紐帶，以實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的連續(xù)性和自動化，提高勞動生產(chǎn)率和減輕勞動強度。 帶式輸送機一般有兩種基本形式-平形帶和槽形帶，兩種形式的區(qū)別主要是上托輥形式不同，帶式輸送機的基本位置形式有五種∶（1）水平輸送機（2）傾斜輸送機（3）先水平后傾斜輸送機（4）先傾斜后水平輸送機（5）水平-傾斜-水平輸送機，其它布置形式是以上五種形式的混合。 帶式輸送機的發(fā)展趨勢為：⑴設備大型化。其主要技術參數(shù)與裝備均向著大型化發(fā)展，以滿足年產(chǎn)300~500萬t以上高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要。 ⑵應用動態(tài)分析技術和機電一體化、計算機監(jiān)控等高新技術，采用大功率軟起動與自動張緊技術，對輸送機進行動態(tài)監(jiān)測與監(jiān)控，大大地降低了輸送帶的動張力，設備運行性能好，運輸效率高。 ⑶采用多機驅(qū)動與中間驅(qū)動及其功率平衡、輸送機變向運行等技術，使輸送機單機運行長度在理論上已有受限制，并確保了輸送系統(tǒng)設備的通用性、互換性及其單元驅(qū)動的可靠性。 ⑷新型、高可靠性關鍵元部件技術。如包含CST等在內(nèi)的各種先進的大功率驅(qū)動裝置與調(diào)速裝置、高壽命高速托輥、自清式滾筒裝置、高效貯帶裝置、快速自移機尾等。如英國FSW生產(chǎn)的FSW1200/（2~3）×400（600）工作面順槽帶式輸送機就采用了液粘差速或變頻調(diào)速裝置，運輸能力達3000 t/h以上，它的機尾與新型轉(zhuǎn)載機（如美國久益公司生產(chǎn)的S500E）配套，可隨工作面推移而自動快速自移、人工作業(yè)少、生產(chǎn)效率高。 三、研究內(nèi)容及實驗方案： 1、槽形托輥帶式輸送機的原始資料(數(shù)據(jù))及設計技術要求 a）輸送長度為30 米,提升高度2.5米； b）輸送量500 t/h, 輸送物料為原煤； c）輸送物料為比重900公斤/米3，物料在帶面上的動堆積角為300； d）輸送帶速： 2米/秒 ； 2、研究內(nèi)容 運動及動力參數(shù)計算，主要零部件的強度計算，主要零件、部件及總裝配圖繪制，設計說明書的編寫。 四、目標、主要特色及工作進度 1、目標： 通過這次畢業(yè)設計，可以系統(tǒng)地把大學里的專業(yè)知識復習應用到實際設計和生產(chǎn) 去，提高自己的動手能力和創(chuàng)新能力，鍛煉自己的自主能力和查閱資料的能力，以此提 高的綜合素質(zhì)來適應社會發(fā)展的需求。 2、主要特色： 借助計算機將平形托輥帶式輸送機在工作狀態(tài)時的整個階段的工作情況展示出來，有助于我們更好地對設計產(chǎn)品進行改進。 3、工作進度： 工作進度： 1). 查閱相關資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報告。 第1周—第2周 2)．運動及動力參數(shù)計算 第3周—第4周 3)．總裝圖設計 第5周—第8周 4). 主要零、部件強度及選用計算 第9周—第11周 5)．用solidworks對主要零件進行有限元分析 —第12周 6). 繪制零、部件圖 第13周—第16周 7)．整理畢業(yè)論文答辯準備 —第17周 五、參考文獻 【1】孫桓等主編.機械原理. 北京:高等教育出版社，2001 【2】濮良貴等主編.機械設計. 北京:高等教育出版社，2001 【3】毛廣卿主編.糧食輸送機械與應用. 北京:科學出版社，2003 【4】徐灝主編.機械設計手冊（第四版）.北京.機械工業(yè)出版社.1991 【5】范祖堯主編.現(xiàn)代機械設備設計手冊. 北京:機械工業(yè)出版社，1996 【6】《運輸機械設計選用手冊》編委會.運輸機械設計選用手冊. 北京: 化學工業(yè)出版社.1999 【7】Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.New York:McGraw-Hill Book Company,1980 畢業(yè)設計（論文）開題報告 題目：槽形托輥帶式輸送機 專 業(yè) 名 稱： 機械設計制造及其自動化 班 級 學 號： 078105209 學 生 姓 名： 郭亮 指 導 教 師： 封立耀 填表日期 年 月 日 槽形托輥帶式輸送機設計 學生姓名：郭亮 班級：0781052 指導老師：封立耀 摘要：本文所設計的是槽形托輥帶式輸送機，其設計要求為：輸送物料為原煤，輸送量：500 噸/小時，輸送長度：30 米,提升高度2.5米；堆積密度：900公斤/米3；物料在帶面上的動堆積角為300，輸送帶速：2米/秒，上托輥槽形布置。設計中，其整體是一個傾斜的狀態(tài)，上托輥都采用槽形布置；下（回程）托輥采用平行托輥。本輸送機為向上運輸物料，其傾斜角為3.80<150，所以采用小傾角設計。在設計帶寬時，按照槽形布置來選擇計算。在尾架的選取方面，采用螺旋拉緊裝置尾架，使輸送帶能始終保持必要的張力。用Solidworks對連接軸進行有限元分析，得出其一般工作時的性能狀態(tài)，并做出相應的調(diào)整。 目前，帶式輸送機正朝著長距離，高速度，低摩擦的方向發(fā)展，近年來出現(xiàn)的氣墊式帶式輸送機就是其中的一個。在帶式輸送機的設計、制造以及應用方面,目前我國與國外先進水平相比仍有較大差距,國內(nèi)在設計制造帶式輸送機過程中存在著很多不足。 關鍵詞： 槽形托輥 帶式輸送機 輸送帶 有限元分析 指導老師簽名： The Design of Slotted Roller Belt Conveyor Student name: guoliang Class: 0781052 Supervisor: fengliyao Abstract: What is designed in this paper is slotted roller belt conveyor, the design requirements are: transport of materials: coal, transport capacity: 500 tons / hour, transmission length: 30 meters, 2.5 meters high upgrade; Bulk Density: 900 kg / m 3; materials in the dynamic accumulation of the surface with angle is 30, conveyor speed: 2 m / s, on the trough roller arrangement. Design of a tilt the overall state of the idler trough arrangement used; under the (return) the use of parallel idler rollers. When the materials are transport up through the conveyor, the tilt angle is 3.80 <150, so take the use of small-angle design. As the selection of the tailstock, we take the use of Tailstock screw tensioning device so that the conveyor system can always maintain the necessary tension. And Solidworks is used to do the finite element analysis on the connecting axis, to meet the required strength. Today, long distance, high speed, low friction is the direction of belt conveyor’s development. Air cushion belt conveyor is one of them. At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of wastes in the design of belt conveyor. Keywords: slotted roller belt conveyor conveyor idlers Finite Element Analysis Signature of Supervisor: 畢業(yè)設計（論文）任務書 I、畢業(yè)設計(論文)題目： 30米槽形托輥帶式輸送機設計 II、畢 業(yè)設計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設計技術要求： 帶式輸送機是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)方式運輸物料的機械。應用它，可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送流程。本輸送機用于碎散物料的上行輸送。 1. 輸送長度：30米,提升高度2.5米； 2. 輸送量：500 噸/小時, 輸送物料為原煤； 3. 堆積密度：900公斤/米3；物料在帶面上的動堆積角為300； 4、輸送帶速：2米/秒 III、畢 業(yè)設計(論文)工作內(nèi)容及完成時間： 1. 查閱相關資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報告。 第1周—第2周 2．運動及動力參數(shù)計算 第3周—第4周 3．總裝圖設計 第5周—第8周 4. 主要零、部件強度及選用計算 第9周—第11周 5．用solidworks對主要零件進行有限元分析 —第12周 6．繪制零、部件圖 第13周—第16周 7. 整理畢業(yè)論文及答辯準備 —第17周 Ⅳ 、主 要參考資料： 【1】孫桓等主編.機械原理.北京:高等教育出版社，2001 【2】濮良貴等主編.機械設計. 北京:高等教育出版社，2001 【3】《運輸機械設計選用手冊》編委會.運輸機械設計選用手冊. 北京: ， 化學工業(yè)出版社.1999 【4】毛廣卿主編.糧食輸送機械與應用. 北京: 科學出版社，2003 【5】范祖堯主編.現(xiàn)代機械設備設計手冊. 北京:機械工業(yè)出版社，1996 【6】徐灝主編.機械設計手冊（第四版）.北京.機械工業(yè)出版社.1991 【7】Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.New York:McGraw-Hill Book Company,1980 航空制造工程 學院 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 0781052 班 學生（簽名）： 郭亮 日期： 自 2011 年 2 月 23 日至 2011 年 6 月 2 日 指導教師（簽名）： 封立耀 助理指導教師(并指出所負責的部分)： 機械設計 系（室）主任（簽名）： 賀紅林 附注:任務書應該附在已完成的畢業(yè)設計說明書首頁。 航空工程 系 07 級畢業(yè)設計（論文）進度登記表 姓名 郭亮 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級學號 078105209 第 周；與導師討論（ ）次，缺勤（ ）天，請假（ ）天 學生主要工作： 指導老師審查意見： 學生簽名： 指導老師簽名： 第 周；與導師討論（ ）次，缺勤（ ）天，請假（ ）天 學生主要工作： 指導老師審查意見： 學生簽名： 指導老師簽名： 第 周；與導師討論（ ）次，缺勤（ ）天，請假（ ）天 學生主要工作： 指導老師審查意見： 學生簽名： 指導老師簽名： 注：1、本表由學生填寫，交指導教師簽署審核意見， 2、本表作為畢設成績評定依據(jù)之一存入檔案，情妥善保管。 畢業(yè)設計（論文） 題 目： 槽形托輥帶式輸送機設計 系 別： 航空工程系 專業(yè)名稱： 機械設計制造及其自動化 班級學號： 078105209 學生姓名： 郭亮 指導教師： 封立耀 二O一一年 六 月 編號：　　　　　　　 畢業(yè)設計（論文）資料袋 （此表僅供各系裝袋參考用） 題目名稱 槽形托輥帶式輸送機 學生姓名 郭亮 學號 078105209 專業(yè) 機械設計制造及自動化 系別 航空工程系 指導教師姓名 封立耀 職稱 序號 資料名稱 袋內(nèi)有者劃 √ 序號 資料名稱 袋內(nèi)有者劃 √ 1 任務書 √ 9 指導教師評分表 （或存系部） 2 開題報告 √ 10 評閱人評分表 （或存系部） 3 學士學位論文原創(chuàng)性聲明 √ 11 成績評定表 （或存系部） 4 說明書或論文 √ 其　它 5 譯文（含原稿） √ 1 6 附 圖 張 2 7 電子文檔 （或存系部） √ 3 8 畢業(yè)設計進度 登記表 （或存系部） √ 4 綜合評定成績 指導教師（簽字）：　　　　　　　　　　歸檔責任人（簽字）：　　　　　　　 20　 年　 月　　日 南昌航空大學科技學院學士學位論文 偽形的機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化構(gòu)形理論 學生姓名：郭亮 班級：0781052 指導老師：封立耀 Jean Luc Marcelin 2007年1月10日收到 /接受:2007 年5月1日/在線發(fā)表：2007年5月25日。 2007年斯普林格出 版社倫敦有限公司 摘要 這項工作提供了偽構(gòu)形理論的一些應用程序，機械結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化技術。在本文構(gòu)形理論的發(fā)展中， 優(yōu)化的主要目標是最終總勢能的最小化 。其他目標優(yōu)化使用的機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化通常被用來限制或優(yōu)化約束。在這里介紹二種應用：第一個是使用遺傳算法與偽構(gòu)形技術對一水滴形狀優(yōu)化和第二個是對一個液壓錘后軸承的形狀優(yōu)化處理。 關鍵詞 形狀優(yōu)化 結(jié)構(gòu) 遺傳算法 1引言 本文介紹一種偽構(gòu)形方法來達到物體形狀優(yōu)化基于總勢能的最小化。我們將介紹減少結(jié)構(gòu)總勢能尋找最優(yōu)形狀，這可能在某些情況下是個好主意。該參考的構(gòu)形理論可以以某種方式合理的理由解釋如下。 據(jù)Bejan [1]，在工程設計和自然性能中，形狀和結(jié)構(gòu)一直在演變?yōu)楦玫男阅?；在工程設計中用到的目標和制約因素是從該幾何相同的機制在自然流動系統(tǒng)中出現(xiàn)。Bejan [1]開始設計和工程系統(tǒng)優(yōu)化，并從自然系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了幾何形式的確定原則。這種發(fā)現(xiàn)是新的構(gòu)形理論的根據(jù)。優(yōu)化配置注定是不完善的。該系統(tǒng)的不完善到處蔓延時，效果最差，使越來越多的內(nèi)部點和硬件工作部件被壓。看似普遍的幾何形式團結(jié)工程與自然的流動系統(tǒng)。Bejan [1]采用了一種新的理論，他毫不掩飾地說明，與熱力學第二定律是相同的理論，因為一個簡單的理論意圖 預測地球上任何活著的幾何形式。 許多構(gòu)形理論的應用程序在機械流體中開發(fā)，特別是在優(yōu)化流動[2-10]中。另一方面，據(jù)我們所知，在固體或結(jié)構(gòu)力學中有一些應用實例。因此，我們至少有一半的參考文獻 在流體動力學論文引用（同作者），因為構(gòu)形方法是先由同一作者發(fā)展，只有阿德里安Bejan在論文中提到流體動力學。構(gòu)形理論基于所有自然的創(chuàng)作，整體最佳的理論相比，該控制的演變與自然系統(tǒng)適應。構(gòu)形分配原則由不完善的地方以及盡可能把最小的規(guī)模擴到最大組成。總的宏觀構(gòu)形理論工程結(jié)構(gòu)從基本結(jié)構(gòu)組裝開始，通過與自然的規(guī)則相一致最佳分布不完善。我們的目標是研究降低成本。 但是，從這里長期偽構(gòu)形來看，機械結(jié)構(gòu)優(yōu)化的全局宏觀解決方案已經(jīng)成本降低，目標非常接近構(gòu)形理論。那個構(gòu)形理論是預測的理論，只有一 單一的原則，從優(yōu)化所有上升。這篇文章的題目同樣適用于偽構(gòu)形的步驟。偽構(gòu)形理論單一的優(yōu)化原則是最小化總勢能。此外，在我們以下提出的例子中偽構(gòu)形原則和遺傳算法有相關性，其結(jié)果是我們的優(yōu)化將非常接近自然理論。 本文的目是展示偽構(gòu)形步驟用來適用力學結(jié)構(gòu)，特別是對形狀優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)。其基本思想是非常簡單：處于平衡狀態(tài)的機械結(jié)構(gòu)對應最小總勢能。以同樣的方式，最佳的機械結(jié)構(gòu)也必須符合最低限度總勢能。這目標必須首先對其他的東西進行干預。正是這種構(gòu)想，在這篇文章中發(fā)展。 兩個例子將會在后面提到。 最小化總勢能以優(yōu)化一機械結(jié)構(gòu)不是全新的的想法。已經(jīng)有很多文件解決了這一問題，使這一方法系統(tǒng)化。最優(yōu)化的唯一目標是使能量最小化。 高斯林[11]用一個簡單的方法提出了硬件案件形式的有線網(wǎng)絡團體和膜發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。該方法是根據(jù)基本的能源概念。剪應力變表達式是用來定義總勢能。最后的能源形式是盡量減少使用鮑威爾算法。在菅野和大崎[12]中，最低的互補能源原則是建立網(wǎng)絡作為變量應力組件幾何非線性彈性。為了顯示總勢能和能量互補之間的強對偶問題，這些問題的凸配方被進行調(diào)查，可嵌入到原始的二階規(guī)劃問題中。 Taroco [13]進行分析形成一個彈性固體的敏感性平衡問題。第一階形中，域、邊界積分和總勢能的第二階形表達衍生物已經(jīng)建立。在華納[14]中，最優(yōu)設計問題是根據(jù)其自身的重量解決了一個彈性懸掛桿。他已經(jīng)發(fā)現(xiàn)截面在一個均衡狀態(tài)中總勢能的面積最小化分布。在相類似的設計問題中，在相同的約束條件潛在最大的能量也已解決了。在文圖拉[15]中，邊界條件控制的問題已經(jīng)用網(wǎng)格方法解決。在文圖拉[15]中，在總勢能功能的彈性固體問題中介紹移動最小化近似值了，廣義的拉格朗日術語被添加到滿足本質(zhì)邊界的條件中。 總的潛在能量最小化原理除了在一般有限元基礎上制定，還找到一個未知的最佳目標結(jié)點因素[16]。 2所使用的方法 在本文的偽構(gòu)形理論中，最優(yōu)化的主要目標是盡量減少總勢能。在優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)里其他的物體通用被限制或優(yōu)化約束。例如，一個東西可能在重量上有限制，或不超過其應力值。 在本文中這種想法是很簡單的。機械結(jié)構(gòu)通過兩種參數(shù)類型來描述：已知的離散變量（例如，用有限元方法的自由度的位移）以及幾何變量設計（例如參數(shù)，使人們有可能描述機械結(jié)構(gòu)形狀）?？倽摿δ茉谕粫r間里通過一個確定隱含或明確的方式離散設計變量。因此，進行雙重優(yōu)化機械結(jié)構(gòu)相比離散化設計變量，其目的是減少整體的總勢能。顯然，機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題用下列方法處理： - 目標：減少總勢能 - 變量的優(yōu)化：同時確定離散變量（在結(jié)構(gòu)力學的有限元法的傳統(tǒng)用例），描述設計變量的形狀結(jié)構(gòu) - 優(yōu)化限制： - 重量或體積 - 位移或限制 - 壓力 - 頻率 機械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題將用以下方法解決，如果需要的話需要在這些階段中重申（按照問題的本質(zhì)）： 第1階段 最小化機械結(jié)構(gòu)總勢能和唯一的離散結(jié)構(gòu)變量相比較（度的有 限元）。它的作用在這里作為一個優(yōu)化不優(yōu)化的限制。在此階段唯一的限制是 純粹的機械原點，并涉及邊界條件，適用于結(jié)構(gòu)外部的作用。 在第一階段，設計變量保持不變，根據(jù)設計變量1獲得的隱含或明確表述的自由度（可以是變量，使人們有可能描述形狀，以外形的優(yōu)化為例子）。大家可以看到在下面部分的例子中，這些表現(xiàn)形式可以是有形或無形的，且這是適當?shù)闹委熀蟮那闆r。在案件1中用有限元計算方法，這一階段1是在有限元計算的基礎上，以獲取機械結(jié)構(gòu)的自由度。事實上，有限元，位移與節(jié)點、機械結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，獲得了最小化總勢能[16]。 第2階段中 機械結(jié)構(gòu)自由度的表達根據(jù)設計前先獲得的變量，然后注入機械結(jié)構(gòu)總勢能（你會看到下面的部分中第二個例子它是如何影響自由度在隱含的職能設計變量的情況下）。然后得到一個表達式總的潛在能量，它依賴于（以明示或默示的形式）設計變量。 第3階段 隨后進行的第二次和新的最小化總勢能通過前面的形式取得，但這次比設計變量同時遵循技術限制或優(yōu)化約束的問題。這種方法按問題的本質(zhì)可以使用或多或少的設備。這點很明顯，例如，如果離散變量按照設計變量可以表示為一明確的方式，在2到3個階段是可以立即設置的，并無迭代。 如果離散變量不能按照設計變量明確的方式表達，或者如果結(jié)構(gòu)拓撲不是固定的，或者如果行為不是線性的，這將有必要通過分階段進行1至3連續(xù)迭代。這將在下面部分的例子中提到，一會我們會看到戰(zhàn)略的場合，可以采用一種類型為這些迭代。總結(jié)，偽構(gòu)形的步驟，主要目的只是盡量減少潛在總能源，其他可能的目標是限制或優(yōu)化約束。 在我們的例子中使用的最優(yōu)化方法是遺傳算法（遺傳算法），如[17]。，我們也可以找到很多書籍有典型類似的教學價值，例如在[18]中。這種方法是非常先進方便于我們的偽構(gòu)形方法。撰文已在天然氣方面廣泛地開展了工作，關于這一主題出版的期刊被譽為期刊[19-31]。由于天然氣問題在社會結(jié)構(gòu)力學上還比較新，在這里我們提供的一些細節(jié)正是使用這里的算法——多點交叉使用，而不是一單點交叉。在甄選計劃上，每年的使用完全是隨機生成。在我們的例子中，幾代人是等同的銜接使用。我們提供例子的結(jié)果是不斷地通過使用不同的遺傳算法。一個比較標準的遺傳算法已經(jīng)被證明是我們足夠的榜樣。 3范例 盡管潛在的能源可能是一個好的舉措對于一些優(yōu)化問題，勢能不是賦予形成水滴的能量，也沒有定義錘子的最佳形狀，這就是為什么勢能不是唯一的、客觀的，但最優(yōu)化問題是多目標的和用公式明確表示的兩個例子的目標函數(shù)。 3.1例1：對一滴水形狀優(yōu)化 第一個測試例子是對下降的水滴形狀優(yōu)化（圖1）。這個問題是等同于抵抗坦克的膜理論計算。其目的是看看偽構(gòu)形理論給出了大自然的優(yōu)化設計。 3.1.1使用的方法 該一水滴幾何的定義是：產(chǎn)生的軸對稱殼薄線。此行描述于連續(xù)直線或圓形段描述在特定意義和輸入數(shù)據(jù)定義點上的坐標和半徑值。初始數(shù)據(jù)是一個由直線段連接結(jié)點的集合。 每一個結(jié)點是確定它兩個圓柱坐標上（R，z），和真正的R代表的半徑圓相切的兩個交叉直線段的這一點。另一臺計算機的計算給出任何邊界的坐標點，特別是切點必須界定圓弧長度。 水式設計描述了三個弧圓如圖1所示。 通過有限元方法采用三節(jié)點拋物原理運用基爾霍夫殼體理論分析。自動網(wǎng)格生成器建立每個直線或圓形段的有限元網(wǎng)格 ，它們被視為宏觀有限元。 我們的目標是獲得一個水滴形狀形成最低總勢能（這是主要目標）和平等的抵抗坦克（這是唯一約束或限制的問題）。 事實上，為了水滴的問題，目標是多對象的，兩個目標（F1=最低總額的F1 勢能和f2 =等于電阻）的合并多目標：F1=F1 + F2。 馬塞蘭指出，在總勢能的減少中約束或限制的問題被考慮進去，在[19]中。 3.1.2結(jié)果 在水滴外形設計中描述了三個弧圓（圖1），他們的中心和半徑是設計變量。因此，有9個設計變量，其中：r1，Z1，R1為 圓1;r2, Z2,R2為圓2; r3，Z3,R3為圓3 。在遺傳算法中，其中每個設計變量通過3個二進制數(shù)字編碼. 所有這些二進制數(shù)字編碼是端到端地形成27個二進制數(shù)字的染色體長度。 GA是運行了30個，一個數(shù)字對50代，一個穿越的概率為0.8，而突變概率為0.1。 對應的染色體最優(yōu)解是 100 100 011 011 010 011 100 011 101 這給出了圖1的解決方案。其中： - r1 = 18，z1 = 17，R1 =- 0.065 - R2= 13.75，z2= 12.2，R2 =- 7.7 - r3 = 4.1，Z3= 21.4，R3 =- 21 這是關于一水滴的外形非常接近自然的最佳解決方案。通過三個圓的弧模式的水滴模型并非十全十美。但是，構(gòu)形理論用于優(yōu)化不完善的地方，并發(fā)現(xiàn)最接近自然的解決辦法。因此，構(gòu)形原則包括盡可能的分配不完善的地方。 3.2例2：軸對稱結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化 在這一部分，呈現(xiàn)了液壓錘后軸承傳統(tǒng)的最優(yōu)化影響。相對于較少的周期操作軸承問題（圖2）漸漸體現(xiàn)出來。 對于軸對稱結(jié)構(gòu)，分析是通過有限元方法進行的，遺傳算法優(yōu)化的過程中的特殊字符一直用來緩解計算和節(jié)省計算機的時間。首先，由于只是一個結(jié)構(gòu)幾個部分必須經(jīng)常修改，子結(jié)構(gòu)的概念是用來單獨“固定”和“移動”的部分。固定部分計算兩次：第一次是開始，第二次是結(jié)尾的優(yōu)化過程。只有這些縮減剛度矩陣的子結(jié)構(gòu)被添加到移動部分的矩陣。 與此相關的部分，自動發(fā)電機創(chuàng)建作為每個子結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格宏觀有限元。這些宏量元素不是 三角（六節(jié)點）或四邊形（8個節(jié)點）。根據(jù)那些著名的技術，同樣的細分用于父的空間，以獲取網(wǎng)本身，這顯然是出于作出相同類型的元素。在這個網(wǎng)優(yōu)化控制過程，一個的離散如有必要可以重新選擇。 總之，優(yōu)化問題如下： 總的目標函數(shù) 最小化潛在能源。需要注意的另一重要 目標（馮米塞斯沿等高線的移動相當于最小應力的最大值）是這里作為問題的約束。這第二個目標是要實現(xiàn)液壓錘的后軸承最小化。 設計變量 設計變量是半徑為r，寬X附近的半徑（圖2）。 制約因素 制約因素是建立在這樣的在幾何方式上，只允許有微小的變化是。它們考慮到技術的限制。他們包括編碼設計變量。另外，重要的制約因素是，米塞斯沿等高線的移動的最大值不能超過一定的值。約束被考慮到總勢能的降落中，在[19]說明。 所有這些二進制數(shù)字終端到終端地形成八個二進制數(shù)字的染色體長度。 GA運行的12個，數(shù)的30代，交叉概率 為0.5，以及變異概率為0.06。 最優(yōu)解對應的染色體 1101 1000 圖2給出了解決方案。其中： ?= 1.95，X = 6.0 在這種產(chǎn)品的形狀自動優(yōu)化中，只需簡單地把形狀修改小，這比計算更難預測（半徑增加外，減少寬度），大大提高了機械軸承的耐久性：過壓力正在減少50％。 4討論 本文件中的兩個例子可以證明偽構(gòu)形理論。第一個是對軸對稱膜下降形外殼形狀優(yōu)化（水滴）。這種結(jié)構(gòu)是用純的張力。果不其然，盡量減少這種結(jié)構(gòu)的總勢能，所有可能的變量導致的形狀是完全和調(diào)和十分相似的。但是，第二個例子事實證明，制定最低的能源不僅可以 工作在最簡單的情況下，純粹的張力結(jié)構(gòu)還能彎曲，剪切或更為復雜的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)應力。這個條件是為了增加這一問題次要目標（通常用于形狀優(yōu)化）的限制或優(yōu)化約束。 然而，在偽形構(gòu)形理論聲明中，最大限度地減少所有可能的變量的機械結(jié)構(gòu)中的總勢能， 這不完全能達到的。自然和機械也不是都如此簡單，多年研究的大自然設計結(jié)構(gòu)表明，即使在最簡單的實例中，多重標準，以復雜的方式工作。因此，有必要添加其他標準或優(yōu)化問題的制約是顯而易見的。最小化總勢能只是一個總的原則在優(yōu)化的過程啟動。 5結(jié)論 一個有趣的方法引入了形狀優(yōu)化的機械結(jié)構(gòu)。在這個文件闡述的偽構(gòu)行理論中，優(yōu)化的主要目標是最小化總勢能。其他的目標通常使用的形狀 優(yōu)化這里使用了限制或優(yōu)化限制。它給我們的例子很好的效果。 參考文獻 1、從工程到自然形狀和結(jié)構(gòu) 劍橋大學出版社,劍橋大學,Bejan A主編 　　 2、偽構(gòu)形理論的網(wǎng)絡的路徑冷卻機 [J].熱能質(zhì)量40:799-816[J]. Bejan A主編 3、自然如何形成 52英格119(10):90-92 Bejan A主編 4、樹狀構(gòu)形網(wǎng)絡空間分布的電力 能源轉(zhuǎn)化管理 44:867-891 Arion V,Cojocari,Bejan一個(2003)Constructa Bejan A主編 5、對流體幾何內(nèi)部的優(yōu)化 熱能轉(zhuǎn)化120:357-364[J]. 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