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基于粒子群智能优化算法的板弹簧特性优化研究

何大明 李垣明 蒲曾坪 吴兴文 李伟

何大明, 李垣明, 蒲曾坪, 吴兴文, 李伟. 基于粒子群智能优化算法的板弹簧特性优化研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(5): 261-265. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0261
引用本文: 何大明, 李垣明, 蒲曾坪, 吴兴文, 李伟. 基于粒子群智能优化算法的板弹簧特性优化研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(5): 261-265. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0261
He Daming, Li Yuanming, Pu Zengping, Wu Xingwen, Li Wei. Study on Optimization of Leaf Spring Characteristics Based on Particle Swarm Optimization Algorithm[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(5): 261-265. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0261
Citation: He Daming, Li Yuanming, Pu Zengping, Wu Xingwen, Li Wei. Study on Optimization of Leaf Spring Characteristics Based on Particle Swarm Optimization Algorithm[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(5): 261-265. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0261

基于粒子群智能优化算法的板弹簧特性优化研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0261
详细信息
    作者简介:

    何大明(1970—),男,研究员级高级工程师,现主要从事反应堆研究工作,E-mail: hedaminga@163.com

  • 中图分类号: TL325.1

Study on Optimization of Leaf Spring Characteristics Based on Particle Swarm Optimization Algorithm

  • 摘要: 板弹簧是核电厂反应堆燃料组件的重要部件,其性能好坏直接关系燃料组件的服役安全性。本文考虑板弹簧材料弹塑性本构关系和大变形等复杂非线性因素,利用ANSYS软件对板弹簧进行了多尺寸耦合约束下的参数化建模,实现了模型几何、六面体网格和接触对的自动建立,并以此分析了板弹簧关键参数对板弹簧特性的影响。基于MATLAB并行计算库,构建了基于粒子群智能优化算法的板弹簧特性多参数优化平台,以板弹簧设计刚度曲线和最小塑性变形为目标,对板弹簧板厚、变截面位置和圆弧过渡区形式进行了优化。结果表明,基于粒子群的板弹簧多参数智能优化算法,可以显著提升板弹簧的设计效率;在给定板弹簧设计目标曲线和板弹簧参数范围内,该算法可以在较少的迭代次数内获得满足设计目标的结构参数,对核反应堆板弹簧工程设计具有较好的指导意义。

     

  • 图  1  板弹簧关键尺寸参数化示意图

    H—压紧弹簧高度

    Figure  1.  Diagram of Parameterization of Key Dimensions of Leaf Spring

    图  2  板弹簧参数化有限元模型

    Figure  2.  Parametric Finite Element Model of Leaf Spring

    图  3  网格尺寸大小对压紧力的影响

    Figure  3.  Effect of Mesh Size on Holddown Force

    图  4  计算刚度曲线和目标曲线差异

    Figure  4.  Difference between Calculated Stiffness Curve and Target Curve

    图  5  粒子群智能优化算法收敛曲线

    Figure  5.  Convergence Curve of IPSO Algorithm

    图  6  优化方案和原始方案对比

    Figure  6.  Optimized Scheme vs. Original Scheme

    图  7  顶部板弹簧塑性应变分布对比

    Figure  7.  Comparison of Plastic Strain Distribution of Upper Leaf Spring

  • [1] 金渊. 燃料组件压紧板弹簧的刚度分析模型研究[J]. 核动力工程,2016, 37(4): 28-33.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-05-31
  • 修回日期:  2021-06-25
  • 刊出日期:  2021-09-30

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