基于計(jì)算智能的振動(dòng)-離心復(fù)合試驗(yàn)夾具優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、振動(dòng)—離心復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)的研究是基于結(jié)構(gòu)或模型可靠度的要求而提出來(lái)的，是研究結(jié)構(gòu)環(huán)境適應(yīng)能力、結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理、驗(yàn)證模型有效性的重要手段。將振動(dòng)臺(tái)安裝于離心機(jī)之上的復(fù)合試驗(yàn)系統(tǒng)可以比較真實(shí)地模擬出這種復(fù)合環(huán)境。但是由于技術(shù)難度太大，振動(dòng)臺(tái)的推力受到很大限制，而且復(fù)合環(huán)境中的強(qiáng)烈擾動(dòng)和各種運(yùn)動(dòng)之間的耦合使振動(dòng)控制極為困難。因此，振動(dòng)—離心復(fù)合試驗(yàn)夾具的優(yōu)化設(shè)計(jì)成為試驗(yàn)技術(shù)中人們關(guān)注的重要問(wèn)題之一。 本文嘗試采用計(jì)算智能方法實(shí)現(xiàn)振動(dòng)—離心

2、復(fù)合試驗(yàn)夾具的優(yōu)化設(shè)計(jì)。作者首先對(duì)模態(tài)分析、多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析方法作了簡(jiǎn)單介紹，并分別用柔性多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)了振動(dòng)—離心復(fù)合試驗(yàn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)方程，據(jù)此討論了離心載荷對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的影響。接下來(lái)，針對(duì)一種典型振動(dòng)試驗(yàn)夾具，建立了以尺寸和質(zhì)量為約束、一階固有頻率最高為目標(biāo)的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS計(jì)算了對(duì)應(yīng)不同設(shè)計(jì)變量取值的結(jié)構(gòu)在離心場(chǎng)中的一階固有頻率和質(zhì)量。將部分分析數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，建立了三層B

3、P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型取代結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型，來(lái)得到設(shè)計(jì)變量與模態(tài)參數(shù)之間的非線性映射關(guān)系。 最后在上面工作的基礎(chǔ)上，用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化的迭代計(jì)算和動(dòng)力學(xué)分析，自動(dòng)尋優(yōu)采用了遺傳算法。為了說(shuō)明計(jì)算智能方法的優(yōu)點(diǎn)，還采用常規(guī)的罰函數(shù)梯度方法進(jìn)行了優(yōu)化，并比較了兩者之間的區(qū)別。結(jié)果表明，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高速、并行和強(qiáng)大的非線性映射能力來(lái)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)計(jì)算可以大大提高計(jì)算效率；遺傳算法的全局搜索能力能夠以較大的概率找到全局最優(yōu)點(diǎn)，避免