時(shí)間：2023-06-15 17:18:14
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1．1主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
主軸箱起著支撐臥式電主軸的作用，主軸箱內(nèi)腔和底部由縱橫交錯(cuò)的筋板組成，主軸箱的主體部分是尺寸較大的圓柱體結(jié)構(gòu)，主體部分的直徑和厚度不僅決定主軸箱的整體結(jié)構(gòu)，而且影響到內(nèi)部筋板的尺寸及分布情況。主軸系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1．2主軸系統(tǒng)熱－力耦合分析
機(jī)床實(shí)際工作狀態(tài)中，電主軸高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生大量熱導(dǎo)致主軸箱發(fā)生熱變形與機(jī)械變形的耦合，因此，本文將對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行熱－力耦合分析。首先，在CATIA軟件中建立主軸系統(tǒng)的三維幾何模型，然后導(dǎo)入ANSYS軟件中進(jìn)行有限元分析的前處理，得到有限元模型。主軸系統(tǒng)的熱－力耦合分析采用間接分析的方法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以綜合運(yùn)用熱分析功能和結(jié)構(gòu)分析的功能，首先，在ANSYS軟件熱分析模塊中進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析，熱源主要包括電機(jī)定轉(zhuǎn)子發(fā)熱和軸承發(fā)熱。該數(shù)控車床選用的是某公司生產(chǎn)的型號(hào)為CD280Z1-8/12．5的電主軸單元，額定的功率為12．5kW，并假設(shè)電機(jī)損失的功率全部轉(zhuǎn)化為熱，其中電機(jī)定子占2/3，電機(jī)轉(zhuǎn)子占1/3［5－6］。該主軸單元前端支承均為角接觸球軸承，型號(hào)分別為XC7018和XC7015，預(yù)緊力分別為2450N、1080N。前軸承還通過(guò)環(huán)繞軸承座外表面的冷卻水冷卻，冷卻水流量為7．2×10－4m3/s，入口溫度為25℃，出口溫度為35℃，軸承發(fā)熱量按文獻(xiàn)［7］提出的方法計(jì)算。熱分析的邊界條件分熱傳導(dǎo)和對(duì)流，主要考慮:轉(zhuǎn)子端部和冷卻空氣、定子和冷卻水、主軸箱和周圍空氣、主軸內(nèi)孔及端面和周圍空氣的熱對(duì)流;定子和轉(zhuǎn)子、軸承和軸承座、轉(zhuǎn)子和主軸、主軸和軸承之間的熱傳導(dǎo)等［8－9］，具體計(jì)算過(guò)程不再贅述。然后進(jìn)入結(jié)構(gòu)分析模塊，將得到的主軸箱溫度場(chǎng)作為溫度載荷加載到有限元模型。本文在主軸箱底面施加固定約束，考慮到主軸箱受力主要包括切削力和電主軸的重力，由切削力經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出用硬質(zhì)合金車刀加工鑄鋼時(shí)的切削力［10］，電主軸部件重2520N。將其等效為在主軸箱與電主軸部件連接部位的X、Y、Z方向上各施加4500N的集中載荷，分析后得到的熱－力耦合變形如圖2所示。
1．3主軸跳動(dòng)計(jì)算
主軸熱變形的大小，理論上以主軸前端的線位移和主軸軸線的角位移為衡量依據(jù)［11］。圖3為主軸變形評(píng)定面。由于試驗(yàn)條件限制，無(wú)法實(shí)際測(cè)量主軸前端的線位移和軸線的角位移，這里利用圖3中主軸前端A面的端面跳動(dòng)和B面的徑向跳動(dòng)誤差作為衡量主軸變形大小的依據(jù)。由圓柱面徑向跳動(dòng)和端面跳動(dòng)的定義可知跳動(dòng)量是測(cè)得位移量的最大讀數(shù)差，得到主軸前端的徑跳和端跳，如表1所示。
2主軸箱結(jié)構(gòu)多目標(biāo)優(yōu)化
2．1主軸箱最優(yōu)結(jié)構(gòu)方案確定由于ADGM15數(shù)控車床主軸系統(tǒng)基本功能和機(jī)床整體結(jié)構(gòu)的要求，主軸箱外型尺寸基本上是確定的。選擇通過(guò)改變主軸箱底部筋板分布情況及壁厚來(lái)改善主軸系統(tǒng)的綜合特性。本文提出
了5種設(shè)計(jì)方案以及各方案對(duì)應(yīng)的主軸前端跳動(dòng)計(jì)算結(jié)果，如圖4和表2所示。從表2中各方案跳動(dòng)量比較可知:各方案主軸端部的徑向跳動(dòng)量均小于2μm，方案5的效果最好，為最優(yōu)方案。盡管方案3多設(shè)置了加強(qiáng)筋板，主軸端部的跳動(dòng)量并不是最小的。這說(shuō)明盲目的設(shè)置多條加強(qiáng)筋并不能有效降低主軸端部的跳動(dòng)量。
2．2基于模糊綜合評(píng)判法的主軸箱優(yōu)化
2．2．1數(shù)學(xué)模型的建立現(xiàn)對(duì)非劣方案做進(jìn)一步的優(yōu)化。取設(shè)計(jì)變量為:X1、X2、X3、X4、L1、L2、D，如圖5所示。其中，X1、X2、X3為筋板厚度;X4為壁厚;L1為筋板2距離主軸箱中心孔距離;L2為筋板1到筋板2之間的距離;D為主軸箱內(nèi)孔的直徑。主軸箱優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的是減小溫升對(duì)主軸端部徑向跳動(dòng)和端面跳動(dòng)的影響，并且使主軸箱的質(zhì)量最小以降低生產(chǎn)成本。建立目標(biāo)函數(shù)為:式中，E1為主軸端面的徑向跳動(dòng);E2為主軸端面的端面跳動(dòng);m為主軸箱質(zhì)量。2．2．2主軸箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化主軸系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化有兩個(gè)過(guò)程:第一是求解目標(biāo)函數(shù)的非劣解集;第二是在多個(gè)非劣解集求出一個(gè)最優(yōu)解［12］。本文首先采用ANSYS軟件優(yōu)化模塊求解得到3組非劣解，即3種方案，分別記為A、B、C，如表3所示。再利用模糊綜合評(píng)判函數(shù)對(duì)主軸系統(tǒng)非劣解進(jìn)行二級(jí)模糊綜合評(píng)判找出優(yōu)化最優(yōu)解。模糊綜合評(píng)判的基本原理是，依據(jù)全體評(píng)判對(duì)象的特性來(lái)構(gòu)造一個(gè)評(píng)判矩陣，結(jié)合綜合評(píng)判函數(shù)賦予每個(gè)對(duì)象一個(gè)特定的評(píng)判指標(biāo)，進(jìn)行排序優(yōu)選，從中挑出最優(yōu)或最劣對(duì)象。常用的模糊綜合評(píng)判函數(shù)有以下4種:加權(quán)平均型，幾何平均型，單因素決定型，主因素突出型［9］，這里不再一一列出。模糊綜合評(píng)判法主要由以下5個(gè)步驟組成:建立被擇的對(duì)象集，建立因素集，選擇評(píng)判函數(shù)，求解評(píng)判矩陣，計(jì)算評(píng)判指標(biāo)。被擇對(duì)象集是主軸箱優(yōu)化后求得的3種方案X={A，B，C}，評(píng)判因素集U={1/E1，1/E2，1/M}，再對(duì)其進(jìn)行歸一化處理，得到一級(jí)評(píng)判矩陣機(jī)床加工時(shí)，主軸端部的徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響最大，其次是端面跳動(dòng)，本文在滿足上述兩個(gè)條件后考慮降低主軸箱的質(zhì)量以降低生產(chǎn)成本，本文取徑向跳動(dòng)的權(quán)重系數(shù)為0．7，端面跳動(dòng)的權(quán)重系數(shù)為0．2，主軸箱質(zhì)量的權(quán)重系數(shù)為0．1。得到對(duì)應(yīng)的權(quán)向量為［0．7，0．2，0．1］T，正規(guī)化后權(quán)向量為［1，0．286，0．143］T。分別求得4種評(píng)價(jià)函數(shù)所對(duì)應(yīng)的評(píng)判指標(biāo)Y1、Y2、Y3、Y4［13］，并組成二級(jí)評(píng)判矩陣［Y1Y2Y3Y4］。主軸箱的最優(yōu)解是由4種初評(píng)指標(biāo)的平均值決定，再次采用加權(quán)平均型綜合評(píng)定函數(shù)做平權(quán)處理，即求得二級(jí)模糊綜合評(píng)判指標(biāo):
3結(jié)論
【關(guān)鍵詞】多孔材料；多功能；優(yōu)化設(shè)計(jì)
0.引言
隨著工業(yè)裝備和航空航天的迅猛發(fā)展，對(duì)高性能材料的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，如：輕量化、高剛度、高散熱、抗沖擊性和多功能化應(yīng)用等。多孔金屬材料因其優(yōu)良的性能和廣泛的應(yīng)用前景，近年來(lái)成為研究的焦點(diǎn)。
多孔金屬材料性能與孔結(jié)構(gòu)直接相關(guān)，孔隙率與多功能性能相關(guān)。改變孔隙率和孔的結(jié)構(gòu)將影響材料的綜合性能。因此，可根據(jù)不同需求對(duì)其結(jié)構(gòu)多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文將結(jié)合多孔材料的性能表征，對(duì)輕質(zhì)多孔材料進(jìn)行多功能化優(yōu)化設(shè)計(jì)。
1.多孔材料多功能特性
多孔金屬材料具有獨(dú)特的多功能特性，包括：
（1）多孔材料的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實(shí)體材料的密度。不同多孔材料孔結(jié)構(gòu)不同，一般孔隙率都較高。
（2）抗沖擊性 多孔金屬在承受壓應(yīng)力時(shí)產(chǎn)生塑性變形，大量的沖擊量被轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄阅埽詿崃啃问胶纳ⅰ?/p>
（3）高剛性 蜂窩多孔材料有很好的力學(xué)性能，同時(shí)其性能有較強(qiáng)方向性。
（4）高散熱性多 孔金屬是優(yōu)良的傳熱介質(zhì)，可以作為飛行器和超高速列車的散熱裝置。此外，在高孔隙中流過(guò)冷卻劑，可達(dá)到冷卻和承載的目的，在航天結(jié)構(gòu)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
（5）吸聲效果 與傳統(tǒng)材料相比， 多孔泡沫結(jié)構(gòu)吸聲效果良好。
綜上所述， 多孔材料具有高剛度、高強(qiáng)度、輕量化和高散熱性等明顯優(yōu)勢(shì)。多孔金屬既是優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材料，也是性能優(yōu)異的功能材料，在交通、海洋采油、航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域中有著重要意義。多孔材料不僅性能優(yōu)良，也降低能源消耗和減少環(huán)境污染。
2.多孔材料的性能表征
2.1 多孔金屬材料靜力學(xué)性能
在恒定載荷下，對(duì)輕質(zhì)多孔金屬材料的靜力學(xué)性能研究。當(dāng)這些構(gòu)件比較復(fù)雜時(shí)，一般采用數(shù)值方法來(lái)研究其破壞變形；當(dāng)宏觀結(jié)構(gòu)較為單一簡(jiǎn)單時(shí)，本構(gòu)理論也較簡(jiǎn)單，且計(jì)算效率高，往往是數(shù)值方法中的主要方法。
本章使用ANSYS有限元程序進(jìn)行有限元分析，由于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，模型使用三維四面體單元。材料楊氏模量為70GPa，屈服應(yīng)力為150MPa，泊松比為0.3。
建立多孔金屬材料有限元模型，有限元分析表明，該材料彈性模量和壓縮強(qiáng)度均明顯提高，材料彈性模量隨孔徑比的增加而增大，壓縮屈服應(yīng)力隨孔徑比的增加先增大后減小。對(duì)壓縮變形機(jī)理進(jìn)行討論，變形主要為斜桿的彎曲變形，同時(shí)，小桿的彎曲變形機(jī)制使表現(xiàn)出不同的塑性流動(dòng)特性。
研究表明，隨著孔徑比的增大，材料表現(xiàn)出不同的流動(dòng)行為。材料塑性變形主要集中在斜桿上，孔洞的四個(gè)頂點(diǎn)處幾乎沒(méi)有變形，因此，斜桿的彎曲是泡沫金屬壓縮時(shí)的主要變形機(jī)制。提高孔徑比，彎曲剛度顯著提高，且塑性應(yīng)變集中在壓縮方向的小桿上。當(dāng)小桿截面積逐漸增大時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)力也逐漸提高，直至斜桿發(fā)生屈服。
2.2 多孔金屬材料動(dòng)力學(xué)性能
在實(shí)際應(yīng)用中，多孔金屬可承受動(dòng)態(tài)荷載而產(chǎn)生大范圍變形，本文通過(guò)選擇基體材料、孔隙結(jié)構(gòu)來(lái)控制動(dòng)態(tài)變形特征，可使多孔金屬成為理想的吸能材料。多孔金屬在高變形下的動(dòng)態(tài)性能和破壞機(jī)理研究對(duì)于其的廣泛應(yīng)用具有重要意義。此外，載荷作用下力學(xué)行為的研究也是結(jié)構(gòu)材料的重要前提之一，尤其對(duì)抗沖擊材料在軍事和防恐領(lǐng)域中的應(yīng)用具有重要意義。
多孔材料在沖擊下的變形模型一般采用動(dòng)量守恒和能量守恒得出動(dòng)態(tài)激勵(lì)下的變形。多孔金屬材料的吸能機(jī)理研究已成為當(dāng)前多孔材料研究的熱門(mén)方向。金屬多孔材料抗沖擊分析是建立在靜態(tài)模型基礎(chǔ)上的，未考慮應(yīng)變效應(yīng)的影響，很難準(zhǔn)確得出整個(gè)材料的動(dòng)態(tài)性能。如何進(jìn)行沖擊荷載下的強(qiáng)度和破壞研究，建立相關(guān)的本構(gòu)關(guān)系及破壞判據(jù)，需要進(jìn)一步深入研究。
2.3 多孔金屬材料熱力學(xué)性能
孔隙傳熱是多孔金屬多功能特性中最受廣泛關(guān)注的領(lǐng)域。材料的高熱傳導(dǎo)系數(shù)和對(duì)流換熱使得多孔金屬具有優(yōu)良的換熱性能。
傳熱性能研究一般集中于常溫導(dǎo)熱和單相對(duì)流傳熱。根據(jù)多孔金屬結(jié)構(gòu)的流體動(dòng)力特性，確定了不同雷諾數(shù)作用下的動(dòng)量方程，得出了慣性力表達(dá)式；根據(jù)空氣冷卻對(duì)流換熱特性，測(cè)定了對(duì)流傳熱隨微結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化規(guī)律，建立單相對(duì)流傳熱模型；測(cè)定真空狀態(tài)下導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的變化規(guī)律，進(jìn)而確定了高溫下的熱傳遞規(guī)律。隨著相對(duì)密度的提高，多孔結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)隨之增大，且導(dǎo)熱系數(shù)與相對(duì)密度基本成線性關(guān)系。
3.多目標(biāo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)材料的設(shè)計(jì)通過(guò)調(diào)整單一材料設(shè)計(jì)參數(shù)使之能夠滿足工程實(shí)際需求。在大多數(shù)情況下，材料的設(shè)計(jì)無(wú)法達(dá)到最優(yōu)化。由于上述局限，力學(xué)工作者雖然以材料為研究對(duì)象，但只發(fā)揮其輔助作用。隨著以多孔材料和復(fù)合材料的發(fā)展，材料的可設(shè)計(jì)性已有了較大提高，可根據(jù)工程需求利用優(yōu)化技術(shù)設(shè)計(jì)出最優(yōu)越的材料。
多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的主要思路是目標(biāo)加權(quán)求解。對(duì)多個(gè)目標(biāo)中，評(píng)價(jià)各目標(biāo)權(quán)重系數(shù) ，將多目標(biāo)歸一化。從而將多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。
在航空航天領(lǐng)域，許多結(jié)構(gòu)件需要同時(shí)滿足強(qiáng)度、隔熱和輕質(zhì)的要求。從第3節(jié)力學(xué)性能研究中我們知道，隨著密度的增大，材料屈服強(qiáng)度提高，多孔金屬板的隔熱性能降低，且孔徑比越大，多金屬板的隔熱性能越好。針對(duì)單一目標(biāo)優(yōu)化進(jìn)行的參數(shù)選取與其他目標(biāo)優(yōu)化的參數(shù)選取是相互矛盾的，需要進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以選取同時(shí)滿足強(qiáng)度、隔熱和輕質(zhì)要求的材料參數(shù)。
金屬板構(gòu)件參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，首先采用最小二乘法對(duì)屈服應(yīng)力和隔熱參數(shù)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合， 以此表達(dá)式作為構(gòu)件的目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)建立包含強(qiáng)度、隔熱和輕質(zhì)多目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，采用權(quán)重法將多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行求解。
4.結(jié)論與展望
通過(guò)建立了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，求解目標(biāo)最優(yōu)的金屬孔徑比、相對(duì)密度。結(jié)果表明多孔金屬板的綜合性能顯著優(yōu)于傳統(tǒng)金屬板。
多孔金屬材料應(yīng)用前景十分廣闊，但目前很多研究還只限于對(duì)宏觀性能參數(shù)的研究，對(duì)細(xì)觀結(jié)構(gòu)研究還較少。
【參考文獻(xiàn)】
關(guān)鍵詞：弛張篩；拋射強(qiáng)度；優(yōu)化；回歸分析
中圖分類號(hào)：TD452 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1672-1098（2014）02-0005-04
拋射強(qiáng)度（振動(dòng)強(qiáng)度）K表示顆粒受到離心力后，被拋起的可能性和在篩面上跳動(dòng)的頻度，它是振幅、頻率及其它因素交互作用的結(jié)果。弛張篩作為潮濕細(xì)粒物料干式篩分的有效設(shè)備，其拋射強(qiáng)度的值國(guó)內(nèi)外還無(wú)規(guī)范，有研究認(rèn)為K可以達(dá)到50 g[1-4]623，而有的研究認(rèn)為2.5 g[5] 即可滿足弛張篩工作的需要，數(shù)據(jù)相差過(guò)大。因此，對(duì)影響拋射強(qiáng)度的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行研究，優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，選擇合理的K值，為弛張篩的設(shè)計(jì)確定合理的參數(shù)，提高篩分工作的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，具有重要意義。
1 拋射強(qiáng)度模型的建立和系列優(yōu)化
1.1 常規(guī)模型系列優(yōu)化
弛張篩從工作原理上屬于直線振動(dòng)篩，直線振動(dòng)篩拋射強(qiáng)度的表達(dá)式為[6]
雖然式（1）沒(méi)有充分涵蓋弛張篩的特征參數(shù)，但仍然可以將它視為常規(guī)目標(biāo)模型對(duì)拋射強(qiáng)度K值和相關(guān)變量實(shí)行優(yōu)化。相關(guān)參數(shù)的約束條件為e [5.5， 6.5]，α[15，25]，β[88，92]，n[550，700]，在K=2.0、2.2、2.4、2.5、2.6、2.7、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.5、3.7、3.9的系列內(nèi)實(shí)行14次優(yōu)化。得到的優(yōu)化結(jié)果為： K=2.98，e=6.35 mm，α=24°，β=90.4°和n=614 （r?min-1）。
拋射強(qiáng)度K=2.98可以較好地滿足直線振動(dòng)篩的篩分作業(yè)要求， 相應(yīng)參數(shù)系列優(yōu)化的值如圖1所示。
根據(jù)常規(guī)模型和優(yōu)化結(jié)果，得到拋射強(qiáng)度關(guān)于偏心距e和轉(zhuǎn)速n的三維特性曲面（見(jiàn)圖2），該特性曲面變化態(tài)勢(shì)比較平坦。由該特性曲面提取兩組計(jì)算數(shù)據(jù)：當(dāng)n=550 （r?min-1），e=5.9 mm時(shí)，Kmin=2.3；當(dāng)n=675 （r?min-1），e=6.5 mm時(shí)，Kmax=3.8。特性曲面的變化態(tài)勢(shì)和計(jì)算數(shù)據(jù)表明直線振動(dòng)篩的K值變動(dòng)在一個(gè)較小的范圍內(nèi)。
常規(guī)模型既看不出兩橫梁最大間距L對(duì)K的影響，也體現(xiàn)不出時(shí)間參數(shù)t對(duì)K的影響，因?yàn)榻⒊Ｒ?guī)模型時(shí)簡(jiǎn)單的將弛張篩視為直線振動(dòng)篩，沒(méi)有體現(xiàn)出弛張篩的彈性篩面做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，所以必須建立體現(xiàn)弛張篩運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)的新模型對(duì)拋射強(qiáng)度實(shí)行系列優(yōu)化。
1.2 按有載模型進(jìn)行系列優(yōu)化
將有載加速度模型[8]代入拋射強(qiáng)度K的定義式K=asin βgcos α，得到弛張篩拋射強(qiáng)度的有載模型
由文獻(xiàn)[9]知道弛張篩的加速度關(guān)于外死點(diǎn)（ωt=180°）周期性的對(duì)稱，所以將ωt的約束條件限定為[0，178]，其余相關(guān)參數(shù)的約束條件為：n[550，700]、e[5.5， 6.5]、α[15，25]、β[88，92]和 20 e < L< 100 e/3，對(duì)K=-2.5、-2、0、1、2、3、4、5、7、9、15、25、40、70、100、135、170、200 的系列范圍內(nèi)展開(kāi)18次優(yōu)化。 優(yōu)化結(jié)果為： K=7.8?g或76， n=650（r?min-1）， e=6.0 mm，α=25°，β=90°，L=202 mm。系列優(yōu)化的結(jié)果如圖3所示。
此優(yōu)化K值遠(yuǎn)高于常規(guī)模型的優(yōu)化結(jié)果， 此時(shí)弛張篩的曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連桿部位的振動(dòng)強(qiáng)度K1（以CZS型弛張篩為例， 支撐板R=400 mm，e=6 mm） 弛張篩篩面的振動(dòng)強(qiáng)度與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)強(qiáng)度K1之比為：K/K1=76/2.83=27；弛張篩內(nèi)、外篩框部位的振動(dòng)強(qiáng)度K2 弛張篩篩面的振動(dòng)強(qiáng)度與篩框的振動(dòng)強(qiáng)度之比為：K/K2=76/0.021=3619；普通振動(dòng)篩的篩面振動(dòng)強(qiáng)度與主機(jī)振動(dòng)強(qiáng)度之比K面/K機(jī)=1；弛張篩同普通振動(dòng)篩機(jī)相比，很顯然弛張篩不僅能很好地解決普通振動(dòng)篩在篩分細(xì)粒潮濕煤炭時(shí)遇到的難題，而且篩機(jī)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命增加。
圖4顯示了拋射強(qiáng)度同轉(zhuǎn)速n、驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)角ωt的三維特性曲面，由于特性曲面采用的是單對(duì)數(shù)坐標(biāo)，因此在特性曲面里傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角優(yōu)化約束取值范圍為[74°，178°]。表1的數(shù)據(jù)來(lái)自三維特性曲面的部分計(jì)算數(shù)據(jù)，在n=700（r?min-1），ωt=175°的拋射強(qiáng)度高達(dá)K=256，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于按常規(guī)模型所得到得最大值3.8；而ωt=90°的拋射強(qiáng)度則低至K=4。這是由弛張篩的運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)引起的，在篩面沒(méi)有完全伸展開(kāi)時(shí)，篩機(jī)體現(xiàn)出普通振動(dòng)篩的運(yùn)動(dòng)特性，弛張篩和普通振動(dòng)篩的拋射強(qiáng)度值接近。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)角ωt的超過(guò)一定的數(shù)值，篩面展開(kāi)，篩面的彈性特性得到體現(xiàn)，引起拋射強(qiáng)度迅速增大。正是由于拋射強(qiáng)度的這種特殊的周期性高變化趨勢(shì)，保證了弛張篩篩分作業(yè)的正常運(yùn)行。
2 關(guān)鍵參數(shù)回歸分析
驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)角ωt受到弛張篩結(jié)構(gòu)參數(shù)L和e的影響及制約，而轉(zhuǎn)角與弛張篩拋射強(qiáng)度之間存在周期性變化的關(guān)系。如果依據(jù)系列優(yōu)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到ωt=f（e）和ωt=f（L）函數(shù)，那么就可以建立K=f （e， n） 和 K=f （L， n） 模型。
2.1 模型的建立
對(duì)系列優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行回歸分析，得到ωt和e的模型ωt=4.0589 e-22.097，如圖5所示，此擬合模型具有R2=0.976的相關(guān)程度，轉(zhuǎn)角ωt和偏心距e呈現(xiàn)較強(qiáng)的規(guī)律性，屬于線性正相關(guān)。ωt和L數(shù)學(xué)模型為ωt=0.1234 L-22.66，如圖6所示，擬合模型也具有較高的相關(guān)度，R2=0.9521，它們也體現(xiàn)明顯的線性正相關(guān)規(guī)律。
2.2 三維特性曲面的建立
將ωt=4.0589 e-22.097和ωt=0.1234 L-22.66分別代入（2）式，得到含有結(jié)構(gòu)參數(shù)e、L的K=f （e， n） 和 K=f （L， n） 模型。載入相關(guān)參數(shù)，得到展示弛張篩特征參數(shù)e和L的變化對(duì)K值影響的三維特性曲面，如圖7～圖8所示。
圖7、圖8顯示了拋射強(qiáng)度K與e和L之間周期性的類正弦變化規(guī)律，在一定范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)參數(shù)e和L的增加都會(huì)引起K的明顯增大，并且e的變化對(duì)K的影響要強(qiáng)于L變化的影響，這一點(diǎn)同圖3展現(xiàn)的結(jié)果是一致的。至于K和n，它們之間顯示出一種快速上升的非線性關(guān)系。
表2是在α=25°，β=90°，L=202 mm的前提下，提取偏心距e分別為6 mm、6.2 mm的計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行比較， 當(dāng)n=650（r?min-1），e=6 mm時(shí)K=69，與優(yōu)化結(jié)果相吻合；當(dāng)e=6.2 mm時(shí)，K達(dá)到峰值。K值增大，篩面物料的加速度、速度、拋射距離及高度都增大，對(duì)物料的松散和分層極其有利，可以有效降低物料的堵孔問(wèn)題，提高篩分效率；但K值過(guò)大，物料在篩面上的跳動(dòng)次數(shù)減少，被快速拋離篩面，減少透篩機(jī)會(huì)，降低篩分效率，篩機(jī)使用壽命也降低[6]。因此，提濕細(xì)粒煤炭的篩分質(zhì)量和效率，并不是K 值越大越有利，綜合考慮各參數(shù)和制造工藝的可行性[10-11]，依據(jù)K 值的系列優(yōu)化結(jié)果，確定偏心距e的最佳值為6 mm。
圖8的數(shù)據(jù)在α=25°，β=90°，e=6 mm的前提下計(jì)算得到的。圖8顯示：L=160 mm時(shí)K達(dá)到峰值，但此時(shí)篩板間距偏小，連接篩板的橫梁數(shù)量增加，篩機(jī)結(jié)構(gòu)也隨之變得復(fù)雜；在L=208 mm時(shí)， K的峰值過(guò)大， 影響篩分作業(yè)及篩機(jī)壽命， 因此L=160 mm和L=208 mm均不適宜為最大橫梁間距的最佳距離。
4 結(jié)論
本文通過(guò)建立弛張篩拋射強(qiáng)度模型，并對(duì)其展開(kāi)系列優(yōu)化與回歸分析，得到如下結(jié)論：
1） 弛張篩拋射強(qiáng)度的優(yōu)化值為7.8 g，與實(shí)測(cè)結(jié)果7.30 g相吻合。
2） 篩面傾角的優(yōu)化值為25°，高于現(xiàn)場(chǎng)采用的20°。振動(dòng)方向角的優(yōu)化值β=90°，橫梁最大間距的優(yōu)化值202 mm，偏心距的優(yōu)化值6 mm和驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的優(yōu)化值650 （r?min-1）與工業(yè)實(shí)踐中使用的值一致[4]624。
（上接第8頁(yè)）
3） 拋射強(qiáng)度關(guān)鍵參數(shù)回歸分析結(jié)果顯示ωt和e、L之間呈線性正相關(guān)； K同e、L之間存在類正弦規(guī)律的變化關(guān)系，顯示出弛張篩的非線性動(dòng)力學(xué)特性。
參考文獻(xiàn)：
[1] HIRSCH，W.Flip-Flow Screens of the third Generation[J].Aufbereitungs-Technik，1992，33（12）：686-690.
[2] J ZUBER.Screening of difficult materials on bivitec screens with flip-flow systems，Aufbereitungs Technik[J].1995，36（7）：305-303.
[3] 閆俊霞，劉初生，張士民，等.集中驅(qū)動(dòng)式弛張篩面動(dòng)力學(xué)分析[J].礦山機(jī)械，2011，39（4）：95-97.
[4] 唐敬麟.破碎與篩分機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001：622-625.
[5] 品川義和.篩面曲張篩[J].日本礦業(yè)會(huì)志，1980，10：750-752.
[6] 選礦手冊(cè)編輯委員會(huì).選礦手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1993：186-195.
[7] 趙躍民，劉初升.干法篩分理論及應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，1999：164-166.
[8] 李君，方代正，黃紹服.張緊量對(duì)弛張篩運(yùn)動(dòng)的影響[J].煤礦機(jī)械，2007，28（7）：54-56.
[9] 翟宏新，寧小波.基于篩面基礎(chǔ)動(dòng)力學(xué)的弛張篩加速度推薦模型[J].礦山機(jī)械，2005，33（4）：41-43.
【關(guān)鍵詞】施工管理；多目標(biāo)；優(yōu)化設(shè)計(jì)
[Abstract] Construction enterprises in the construction management of traditional design is in just one index construction time, progress and cost of the single optimization, and without considering the target relation. Resulting in construction and planning is not consistent, so that construction units not know what course to take. This paper in view of the current project management in the three as long as the goal is obtains analyzes one by one and try to integrate these aspects.
[keyword] construction management; multi-objective optimization design;
中國(guó)分類號(hào)：TL372+.2
1.引言
建筑工程行業(yè)一直以來(lái)都是我國(guó)的支柱性產(chǎn)業(yè)，建筑業(yè)的發(fā)展水平對(duì)我國(guó)整體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展形勢(shì)起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)前，隨著我國(guó)住房體制的改革，大量的住房消需求被釋放出來(lái)，再加上國(guó)家城市化進(jìn)程的步伐不斷加快，國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)呈現(xiàn)出欣欣向榮的景象。然而，在競(jìng)爭(zhēng)愈來(lái)愈激烈的形勢(shì)下，粗放性經(jīng)營(yíng)己無(wú)法適應(yīng)當(dāng)下的發(fā)展，只有加強(qiáng)企業(yè)內(nèi)部管理，向管理要效益才能有出路。對(duì)建筑施工企業(yè)來(lái)說(shuō)就是要優(yōu)化設(shè)計(jì)施工管理中的諸多目標(biāo)。
2.三大施工管理控制目標(biāo)的基本分析
施工管理目標(biāo)是施工管理的重要組成部分，管理的功能決定了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的方法。施工項(xiàng)目管理的目標(biāo)就是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，用一定的費(fèi)用建造出符合質(zhì)量要求的建筑。其目標(biāo)主要可分為三個(gè)方面：進(jìn)度管理目標(biāo)、質(zhì)量管理目標(biāo)、成本管理目標(biāo)［1］。
2.1施工項(xiàng)目質(zhì)量管理
施工項(xiàng)目質(zhì)量是反映建筑實(shí)體能力和特性的總稱，是根據(jù)有關(guān)法律、法規(guī)、及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工程安全、使用、經(jīng)濟(jì)、美觀等特性的綜合要求。施工項(xiàng)目質(zhì)量管理就是為保證達(dá)到項(xiàng)目規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)而采取的一系列措施和手段。由于工程項(xiàng)目是一個(gè)工序流程龐大而復(fù)雜的物質(zhì)生產(chǎn)過(guò)程，因此，需要對(duì)人、材料、機(jī)械、方法和環(huán)境構(gòu)成的系統(tǒng)進(jìn)行全面控制。
2.2施工項(xiàng)目進(jìn)度管理
施工進(jìn)度是指項(xiàng)目在施工過(guò)程中各階段所需要的時(shí)間。工程進(jìn)度是工程建設(shè)非常重要的一個(gè)要求，對(duì)項(xiàng)目積極效益起著很大的影響。項(xiàng)目進(jìn)度管理是對(duì)項(xiàng)目在各個(gè)施工階段的施工內(nèi)容、施工時(shí)間、施工工序間的關(guān)系制定計(jì)劃，由于影響工程進(jìn)度的因素較多，在編制計(jì)劃時(shí)必須充分認(rèn)識(shí)和估計(jì)到各種可能出現(xiàn)的狀況，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的修改和調(diào)整，直至工程竣工驗(yàn)收。
2.3施工項(xiàng)目成本管理
項(xiàng)目成本就是指某一工程在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中發(fā)生的全部費(fèi)用總和。工程施工過(guò)程中工人工資、消耗的材料、構(gòu)配件、租賃費(fèi)、施工機(jī)械臺(tái)班費(fèi)及為組織和管理施工所發(fā)生的全部費(fèi)用支出統(tǒng)稱為項(xiàng)目施工成本。成本管理的目標(biāo)是在規(guī)定時(shí)間及預(yù)定的質(zhì)量前提下，不斷優(yōu)化項(xiàng)目管理工作，充分挖掘降低成本的潛力，以盡可能少的耗費(fèi)，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的成本目標(biāo)。因此，施工項(xiàng)目成本管理是對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中發(fā)生的費(fèi)用，組織、系統(tǒng)地預(yù)測(cè)、控制、核算和考核的一系列科學(xué)管理工作。
3. 三大施工管理控制目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析
質(zhì)量、進(jìn)度、成本三者間既存在矛盾的一面，又存在著統(tǒng)一的一面，工程項(xiàng)目施工管理的優(yōu)化設(shè)計(jì)就是將這三大目標(biāo)作為一個(gè)有機(jī)的系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行整體的控制。
通常情況下，如果對(duì)工程質(zhì)量要求較高，那就需要投入較多的資金和花費(fèi)較多的時(shí)間；如果項(xiàng)目要搶時(shí)間、爭(zhēng)進(jìn)度，那么成本就要相應(yīng)的提高，或者質(zhì)量要求適當(dāng)?shù)叵抡{(diào)；如果要降低投資，那么就要考慮降低項(xiàng)目的功能要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。這些反映出施工項(xiàng)目三大目標(biāo)之間矛盾、統(tǒng)一的關(guān)系。
3.1 施工項(xiàng)目整體管理制度優(yōu)化
不斷完善、積極落實(shí)項(xiàng)目施工過(guò)程中各種相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、章程。建立健全技術(shù)管理及技術(shù)責(zé)任制。實(shí)施技術(shù)責(zé)任制是為了保證各技術(shù)崗位工作都要有專門(mén)的技術(shù)責(zé)任人，杜絕施工過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題無(wú)人負(fù)責(zé)的現(xiàn)象。同時(shí)還可以充分調(diào)動(dòng)技術(shù)人員的積極性，務(wù)實(shí)落實(shí)技術(shù)交底和檔案管理工作。在圖紙會(huì)審階段，要求要有組織、有步驟地按程序進(jìn)行。未經(jīng)會(huì)審?fù)ㄟ^(guò)的施工圖紙不得用于施工［2］。技術(shù)交底的工作一定要分級(jí)進(jìn)行，并且要分級(jí)管理，使參與人員都做到心中有數(shù)，避免盲目施工。對(duì)于重點(diǎn)工程、重點(diǎn)部位的技術(shù)應(yīng)用，工程項(xiàng)目管理人員更需要做詳細(xì)清楚的技術(shù)交底安排。這其中，交建設(shè)單位的竣工資料和施工單位保存的施工組織與管理檔案都應(yīng)按檔案管理要求進(jìn)行搜集、整理和歸檔。
3.2 施工項(xiàng)目整體技術(shù)優(yōu)化
在施工準(zhǔn)備階段所做的技術(shù)準(zhǔn)備工作是為了創(chuàng)造有利的施工條件，從而保證施工任務(wù)得以順利進(jìn)行，它的主要工作內(nèi)容及基本任務(wù)是了解和分析建設(shè)工程特點(diǎn)、進(jìn)度、要求，摸清施工的客觀條件，編制施工組織設(shè)計(jì)，并制定合理的施工方案，充分及時(shí)地從技術(shù)、物資、人力和組織等方面為工程創(chuàng)造一切必要的條件，使施工過(guò)程連續(xù)、均衡地進(jìn)行，保證工程在規(guī)定的工期內(nèi)交付使用，使工程施工在保證質(zhì)量的前提下，做到提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低工程成本。而施工組織設(shè)計(jì)是指導(dǎo)工程項(xiàng)目進(jìn)行施工準(zhǔn)備和施工的基本技術(shù)條件，加強(qiáng)施工組織設(shè)計(jì)編制的組織工作，對(duì)參加編寫(xiě)的人員明確分工，責(zé)任到人，最后匯總，修改定稿。
在施工準(zhǔn)備階段，選擇科學(xué)的施工方法，協(xié)調(diào)各個(gè)工種在施工中的搭接與配合、合理安排勞動(dòng)力和各類施工物資的供應(yīng)、確定各分部分工程的目標(biāo)工期和單位工程。編制施工計(jì)劃，落實(shí)計(jì)劃的實(shí)施, 保證人力、施工物資和資金的及時(shí)到位。掌握建設(shè)工程特點(diǎn)和施工技術(shù)要求，分析工程施工進(jìn)度要求和投資成本規(guī)定，并據(jù)此編制施工組織設(shè)計(jì)、制定施工方案，創(chuàng)造有利的施工條件，保證施工任務(wù)順利進(jìn)行［3］。
在項(xiàng)目施工階段，首先要合理安排人力資源在施工過(guò)程中的運(yùn)用，避免各工種人員出現(xiàn)怠工、窩工的現(xiàn)象，其次做好施工機(jī)械的均衡調(diào)配, 施工機(jī)械的臺(tái)班數(shù)量和工作面直接影響其最大施工強(qiáng)度，因此大型施工機(jī)械的及時(shí)進(jìn)場(chǎng)和轉(zhuǎn)移應(yīng)做到合理的銜接安排。當(dāng)遇到技術(shù)難點(diǎn)工序、關(guān)鍵工序時(shí)，要采取各種措施予以保證其按時(shí)順利完成。
4.結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)技術(shù)管理工作，做好施工前各項(xiàng)準(zhǔn)備，并且加強(qiáng)施工過(guò)程中出現(xiàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)控制，優(yōu)化配置資源提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低資源消耗，進(jìn)而達(dá)到質(zhì)量、進(jìn)度和成本多方面的和諧統(tǒng)一。作為項(xiàng)目部，為了實(shí)現(xiàn)安全、質(zhì)量、進(jìn)度、成本等方面的目標(biāo)要求，必須加強(qiáng)施工過(guò)程的技術(shù)管理因此加強(qiáng)建筑施工技術(shù)管理，對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目都起著十分重要的作用。
【參考文獻(xiàn)】
［1］孫錫衡, 齊東海. 水利水電工程施工計(jì)算機(jī)模擬與程序設(shè)計(jì)［M］. 北京:水利水電出版社, 1997.
[關(guān)鍵詞]風(fēng)能供電；光伏供電；多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）45-0013-02
風(fēng)光互補(bǔ)混合供電系統(tǒng)是一種比單獨(dú)的光伏和風(fēng)能供電更加有效、經(jīng)濟(jì)的供電形式，也是可再生能源進(jìn)行單獨(dú)立供電的一種優(yōu)化選擇，可以極大降低供電系統(tǒng)對(duì)電池儲(chǔ)蓄能量的需求。因此，人們?cè)絹?lái)越重視對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)混合供電系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，取得了一定的成就，本文主要介紹運(yùn)用改進(jìn)微分進(jìn)化算法對(duì)其進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究方法。
一、風(fēng)光互補(bǔ)混合供電系統(tǒng)概述
風(fēng)光互補(bǔ)混合供電系統(tǒng)的主要構(gòu)成裝置是多種型號(hào)不一樣的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，光伏電池構(gòu)件以及多個(gè)蓄電池。這些組成部分對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性各不相同，同時(shí)對(duì)用戶供電可靠性的要求也不相同，所以把這些裝置集合在一個(gè)系統(tǒng)中互補(bǔ)有無(wú)，以便可以在符合供電系統(tǒng)要求的基礎(chǔ)上，盡可能實(shí)現(xiàn)最經(jīng)濟(jì)、最可靠的供電[1]。風(fēng)光互補(bǔ)混合供電系統(tǒng)的構(gòu)成圖如下所示：
（一）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電功率和風(fēng)速之間的關(guān)系如下所示：
具體的計(jì)算過(guò)程如下：
（一）設(shè)置初始參數(shù)：將系統(tǒng)的種群數(shù)量N，終止迭代次數(shù)C、系統(tǒng)變異因子的上限和下限Fmax、Fmin，以及供電系統(tǒng)的雜交因子的上限和下限Crmax、Crmin設(shè)置出來(lái)[4]。
（二）進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的種群初始化。在系統(tǒng)決策變量的最大范圍中，使其隨機(jī)形成對(duì)個(gè)解。
（三）將系統(tǒng)父代種群的適應(yīng)度方差準(zhǔn)確計(jì)算出來(lái)。將F和Cr的最小值計(jì)算出來(lái)。
（四）供電系統(tǒng)多目標(biāo)有針對(duì)性地實(shí)行變異和交叉操作，進(jìn)而產(chǎn)生子代種群。
（五）把上述形成的子代種群代入約束條件計(jì)算式（8）和（9）實(shí)施檢驗(yàn)，如果計(jì)算結(jié)果與需求的條件不符合，就需要根據(jù)改進(jìn)的算法進(jìn)行計(jì)算。
（六）將供電系統(tǒng)父代種群和子代種群互相適應(yīng)的數(shù)值計(jì)算出來(lái)，接著運(yùn)用貪婪方法做出操作選擇，同時(shí)將目前最優(yōu)的個(gè)體和相應(yīng)的適應(yīng)數(shù)值準(zhǔn)確記錄下來(lái)。
（七）再判斷目前的種群分散程度，針對(duì)于部分立即要進(jìn)行重疊的個(gè)體，要對(duì)其實(shí)行解群轉(zhuǎn)換的操作。
（八）將以上步驟重復(fù)計(jì)算，一直到實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的迭代次數(shù)為止。
目前，大多數(shù)風(fēng)光互補(bǔ)混合供電系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案中，都將選擇光伏電池的傾角設(shè)置成當(dāng)?shù)氐木暥戎??？墒?，在混合供電系統(tǒng)選擇光伏電池的傾角時(shí)，要綜合考慮日照、風(fēng)速、組件的容量等[5]。由于混合系統(tǒng)光伏電池的傾角選擇與其發(fā)電量的變化有直接的關(guān)系，就需要將蓄電池組的數(shù)量增多以更好地確保電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，可是這種改變會(huì)極大增加電力系統(tǒng)的總成本。所以，就要將光伏太陽(yáng)板的傾角看成是一個(gè)決策的變化量，再將其代入進(jìn)行計(jì)算。
結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，全面結(jié)合了風(fēng)速、日照、地理方位、負(fù)荷等的不同變化，對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)混合供電系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了一定的探討，尤其是光伏太陽(yáng)板的傾角的選擇，不能只是將其設(shè)置為當(dāng)?shù)氐木暥戎?，而是要結(jié)合當(dāng)時(shí)的風(fēng)速和電量符合等因素，使其和太陽(yáng)能形成一定的互補(bǔ)性，再將其代入計(jì)算。
參考文獻(xiàn)
[1]王紹鈞.風(fēng)光蓄獨(dú)立供電系統(tǒng)應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué)（保定），2014，21（11）：17-23.
[2]劉皓明，柴宜.基于GA-PSO的微電網(wǎng)電源容量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)[J].華東電力，2013，41（2）：311-317.
[3]馮忠奎，季素云，賈棟尚等.開(kāi)放式線圈屏蔽高場(chǎng)超導(dǎo)MRI磁體的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].低溫與超導(dǎo)，2013，41（11）：47-53.
（1.山東理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，山東 淄博 255022；2.山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，
山東 淄博 255022；3.山東理工大學(xué)理學(xué)院，山東 淄博 255022）
【摘要】折疊桌因其藝術(shù)性的設(shè)計(jì)以及節(jié)約空間、方便搬運(yùn)的優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代家居生活中倍受青睞。同時(shí)，折疊桌因其可折疊的特性也承受著其穩(wěn)定性與承受力大小的考驗(yàn)。我們采用剛體轉(zhuǎn)動(dòng)模型求解其穩(wěn)定性指標(biāo)，利用各個(gè)加工參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系求解其原料消耗，采用超靜定次數(shù)進(jìn)行定性分析描述其加工方便度，最終利用多目標(biāo)規(guī)劃模型分別賦予不同指標(biāo)優(yōu)先因子對(duì)折疊桌進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞 剛體轉(zhuǎn)動(dòng)；多目標(biāo)規(guī)劃；空間坐標(biāo)系；最優(yōu)加工參數(shù)
1 問(wèn)題由來(lái)
工業(yè)設(shè)計(jì)師Robert van Embricqs 設(shè)計(jì)一款名為rising side table [1]，桌子外形由直紋曲面構(gòu)成，桌面呈圓形，桌腿隨著鉸鏈的活動(dòng)可以平攤成一張平板。桌腿由若干根木條組成，分成兩組，每組各用一根鋼筋將木條連接，鋼筋兩端分別固定在桌腿各組最外側(cè)的兩根木條上，并且沿木條有空槽以保證滑動(dòng)的自由度（如圖1所示）。
2 問(wèn)題分析
在兩根鋼筋所在平面，以兩根鋼筋對(duì)稱軸為x軸，兩根鋼筋中點(diǎn)連線為y軸，垂直地面向上為z軸方向建坐標(biāo)系 （如圖2），木條與圓形桌面的相連接的點(diǎn)記為P點(diǎn)，從外到里分別用P10，P9，…，P1來(lái)表示，最中間的點(diǎn)記為坐標(biāo)為P1，且P10的坐標(biāo)為(2.5,25,25)。鋼筋穿過(guò)木條的點(diǎn)記為Q點(diǎn)，同理從外到里分別用Q10，Q9，…，Q1，標(biāo)記順序同P點(diǎn)一致。
Fi：第i根木條的開(kāi)槽位置i=1，2…，10；fi：第i根木條的開(kāi)槽長(zhǎng)度（i=1，2，…，10）；h2：鋼筋初始位置d：每根木條的寬度；li：木條長(zhǎng)度α：最外側(cè)木條與地面夾角；c：木板的厚度
3 構(gòu)造約束條件
鑒于對(duì)折疊桌的設(shè)計(jì)，需要綜合穩(wěn)固性、經(jīng)濟(jì)性、加工便利性等因素進(jìn)行優(yōu)化其設(shè)計(jì)。
穩(wěn)固性：
穩(wěn)固性主要受重心位置的高低、支撐面的大小以及結(jié)構(gòu)的影響[2]。根據(jù)桌子穩(wěn)定性測(cè)試（BS4875-5）標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)的產(chǎn)品穩(wěn)固性不達(dá)標(biāo)就不能流通于市場(chǎng)，所以我們把力學(xué)性能分析放在首要地位。穩(wěn)固性主要測(cè)試其豎直承受力與一側(cè)承受力大小。豎直承受力大小多取決于折疊桌的材料，一側(cè)受力多取決于折疊桌結(jié)構(gòu)。將折疊桌視為剛體，其一側(cè)受力發(fā)生側(cè)翻即為剛體轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題。[3]根據(jù)折疊桌使用的木料、鋼筋求其質(zhì)量分布，得其密度ρ（x，y，x）（此處密度可視為常數(shù)）。折疊桌的質(zhì)量
經(jīng)濟(jì)性：折疊桌折疊之前為一塊木板，所需材料即為木板的面積。
加工便利性：
由于桌腿由若干根木條組成，沿木條有空槽以保證滑動(dòng)的自由度，進(jìn)而木條的數(shù)目以及開(kāi)槽長(zhǎng)度影響加工便利性。根據(jù)力學(xué)原理，每增加一根木條，該結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)便增加一次，因此該結(jié)構(gòu)為多次超靜定結(jié)構(gòu)[4]，采取增加木條的方法來(lái)增加超靜定次數(shù)，降低受力敏感度，是影響其加工便利性與穩(wěn)定性的重要因素。
4 多目標(biāo)規(guī)劃模型
j：木條的寬度；e：木板的寬度；b1：最外側(cè)木條所留桌面邊沿長(zhǎng)度；g：木板長(zhǎng)度
5 結(jié)論分析
折疊桌以其靈活性、便捷性融入百姓生活。本文在保證折疊桌優(yōu)良特性的前提下，引入剛體轉(zhuǎn)動(dòng)分析，結(jié)合多目標(biāo)規(guī)劃模型，優(yōu)化設(shè)計(jì)折疊桌，保證了其穩(wěn)固性、經(jīng)濟(jì)性、加工便利性。
參考文獻(xiàn)
［1］韓佳成,Robert Van Embricqs.平板折疊桌[J].設(shè)計(jì),2012，8．
［2］劉延柱．剛體動(dòng)力學(xué)理論與應(yīng)用[M]．上海交通大學(xué)出版社，2006-8-1．
［3］wenku.baidu.com/link?url=po 7 pey 2 xG_w0ELxvIgKKosCkC 6 jtfibAZW cBNT00Xx-YJNOh TpBOG 3_c22 TfersEysmn6 iyBkau_bkmEuV9 LDGZpqr51 HuOT2 OWNFqiFLx_&qq-pf-to=pcqq. c2[OL].
［4］錢令希．超靜定與靜定結(jié)構(gòu)學(xué)[M]．科學(xué)出版社，2011．
關(guān)鍵詞：遺傳算法 平面葉柵 多目標(biāo) 優(yōu)化設(shè)計(jì)
目前，遺傳算法[1]在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，取得了很好的效果，充分說(shuō)明了遺傳算法的有效性。與一般算法相比，遺傳算法更適合優(yōu)化復(fù)雜的非線性問(wèn)題。本文將遺傳算法應(yīng)用于平面葉柵優(yōu)化設(shè)計(jì)。一方面，奇點(diǎn)分布設(shè)計(jì)平面葉柵原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，但由于骨線是按照無(wú)厚翼型設(shè)計(jì)的，加厚以后流道變窄，流速加大，因此正反問(wèn)題計(jì)算得到的環(huán)量相差較大，因此骨線需要調(diào)整；另一方面，充分利用遺傳算法的全局搜索特性來(lái)搜索最優(yōu)的骨線形狀。將二者的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)用于設(shè)計(jì)軸流平面葉柵。這樣既可以使得到的葉柵滿足給定的環(huán)量要求，又可以提高其效率、減小氣蝕系數(shù)，不失為一種新的嘗試。
1 數(shù)學(xué)模型
奇點(diǎn)法[2]的基本出發(fā)點(diǎn)是用一系列分布在翼型骨線上的奇點(diǎn)來(lái)代替葉柵中的翼型對(duì)水流的作用，將葉柵繞流的計(jì)算轉(zhuǎn)化為基本勢(shì)流的疊加計(jì)算，利用繞流無(wú)分離的條件來(lái)繪制翼型的形狀。其前提是假定來(lái)流為無(wú)旋有勢(shì)流動(dòng)、葉片無(wú)限薄。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，所求的骨 線可先假設(shè)一個(gè)翼型的骨線形狀，計(jì)算出骨線上各點(diǎn)的合成速度W，由于骨線 是假定的，W并不能和骨線相切。根據(jù)骨線和速度W相切的條件修改第一次假設(shè)的骨 線形狀，得到第二次近似骨線。重復(fù)上述計(jì)算，直至逼近為止。
