[发明专利]一种拓扑结构轻量化挖掘机工具箱设计方法及系统

权利要求书

1.一种拓扑结构轻量化挖掘机工具箱设计方法，其特征在于，包括：

对挖掘机工具箱受到的振动能量累积分析，得到振动分析结果；

根据所述振动分析结果，确定挖掘机工具箱承受的应力阈值；

根据所述应力阈值，确定约束条件，具体包括：

根据所述应力阈值，确定应力均方根值；

根据应力均方根值采用σ_RMS≤70MPa，确定约束条件；

其中，σ_RMS表示应力均方根值；

将挖掘机工具箱后筋板的厚度作为设计变量，具体包括：

以挖掘机前进方向为x轴，以垂直于地面方向为z轴，根据右手定则得到横向为y轴，建立坐标系；以后筋外边框为外边界，以x方向为法向建立平面，该平面即为设计区域，设计变量为整块后筋板的厚度分布，设计变量表达式为D＝(d₁,d₂,...,d_n)；

根据所述设计变量，建立目标函数，具体包括：

优化数学模型可表述为f(X)＝f(x₁,x₂,...x_n)，X是设计变量，f(X)是设计目标；

根据所述设计变量，建立目标函数：

V＝f(D)＝s(d₁,d₂,...,d_n)

其中，s为横截面积，D＝(d₁,d₂,...,d_n)，d₁,d₂,...,d_n为材料的厚度；

根据所述约束条件和所述目标函数，确定挖掘机工具箱后筋板的厚度分布结果，具体包括：

根据所述约束条件求解所述目标函数在应力积累最小时的解集；

根据所述解集，确定挖掘机工具箱后筋板的厚度分布结果；

根据所述厚度分布结果，设计挖掘机工具箱。

2.一种拓扑结构轻量化挖掘机工具箱设计系统，其特征在于，包括：

振动分析结果确定模块，用于对挖掘机工具箱受到的振动能量累积分析，得到振动分析结果；

应力阈值确定模块，用于根据所述振动分析结果，确定挖掘机工具箱承受的应力阈值；

约束条件确定模块，用于根据所述应力阈值，确定约束条件，具体包括：

应力均方根值确定单元，用于根据所述应力阈值，确定应力均方根值；

约束条件确定单元，用于根据应力均方根值采用σ_RMS≤70MPa，确定约束条件；

其中，σ_RMS表示应力均方根值；

设计变量确定模块，用于将挖掘机工具箱后筋板的厚度作为设计变量，具体包括：

以挖掘机前进方向为x轴，以垂直于地面方向为z轴，根据右手定则得到横向为y轴，建立坐标系；以后筋外边框为外边界，以x方向为法向建立平面，该平面即为设计区域，设计变量为整块后筋板的厚度分布，设计变量表达式为D＝(d₁,d₂,...,d_n)；

目标函数建立模块，用于根据所述设计变量，建立目标函数，具体包括：

优化数学模型可表述为f(X)＝f(x₁,x₂,...x_n)，X是设计变量，f(X)是设计目标；

目标函数建立单元，用于根据所述设计变量，建立目标函数：

V＝f(D)＝s(d₁,d₂,...,d_n)

其中，s为横截面积，D＝(d₁,d₂,...,d_n)，d₁,d₂,...,d_n为材料的厚度；

厚度分布结果确定模块，用于根据所述约束条件和所述目标函数，确定挖掘机工具箱后筋板的厚度分布结果，具体包括：

解集确定单元，用于根据所述约束条件求解所述目标函数在应力积累最小时的解集；

厚度分布结果确定单元，用于根据所述解集，确定挖掘机工具箱后筋板的厚度分布结果；

挖掘机工具箱设计模块，用于根据所述厚度分布结果，设计挖掘机工具箱。