基于有限元分析和进化算法的摩托车车架优化设计[外文翻译].rar

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基于有限元分析和进化算法的摩托车车架优化设计



中文翻译7200字

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Jorge E. Rodríguez

Andrés L. Medaglia

Juan P. Casas



Industrial Engineering Department

Mechanical Engineering Department

Universidad de los Andes

Bogotá,COLOMBIA



摘要

摩托车管状车架的设计是一项具有挑战性的工程学问题，其部分原因是两个主要设计标准即减小车架的质量和降低最大的组织应力之间的冲突。在目前不同类型的决策参数下，离散的参数（如在市场上可见到的标准直径管）和连续的参数（如角度和内圆角）问题会变得更加复杂。本文提出了一种车架设计的优化方法，该方法基于进化算法和对结构进行计算的有限元分析法。进化算法很好的处理了前面提及的两个优化目标之间的关系以及设计中的混合决定参数的问题。结构仿真软件和进化算法之间的一个交流程序发展成使该混合工艺自动化的程序。该方法获得的车架与之前用常规的设计方法得到的结果相比，在车架的性能研究方面表现出了重大的进展。



1引言

有限元分析（FEA）软件是一个功能强大的模拟仿真工具，用以解决各种各样现实世界的力学分析问题。遗憾的是，一些包括优化模块的商业有限元程序不能处理多重标准，并且把设计参数控制在一个实域内。

进化算法（Michalewicz，1996年）是一种基于自然选择原理的群体搜索技术，被用来解决复杂的优化问题。目前，一些研究人员已经将有限元分析和单目标进化算法相结合，以解决不同的工程设计问题。Abe等人（2004年）曾使用这一程序，以改善轮辋的结构。Giger（2004年）使用相似的技术设计了GP1比赛专用摩托车的轮辋。

这是个不断发展的项目。这个项目的主要目的是开发设计低成本的摩托车。此项目提出了一种基于ANSYS软件和多目标进化算法（MOEA）结合的方法，其重点放在摩托车车架的设计上。该算法基于参数选择的Apriori算法之上，它平衡了摩托车车架设计中车架质量和摩托车制动时最大的组织应力之间的关系。该方法执行了一个混合的字符串结构，它考虑到了现实和整的设计参数，单点交换操作和趋于正太分布的变异操作。有限元分析程序和多目标进化算法之间的交流程序已经发展为使设计工程自动化的程序。这种方法理论可以容易的应用到许多其他多目标工程设计问题的分析。图1简要的阐明了这一过程。