[发明专利]一种10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力优化方法

权利要求书

1.一种10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：选取影响10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力的相关决策变量，并限定各变量可优化的范围；

所述相关决策变量包括头直径D、内倾角θ、倒圆角半径R和厚度d，各个决策变量的优化范围分别为：

其中，D_min和D_max为预设的头直径D最小值和最大值；θ_min和θ_max为预设的内倾角θ最小值和最大值；R_min和R_max为预设的倒圆角半径R最小值和最大值；d_min和d_max为预设的厚度d最小值和最大值；

步骤S2：构建10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力优化的多个目标函数；

所述多个目标函数包括：爆心环面位移峰值s₁、封头中心位移峰值s₂和防爆盒成本p：

s₁＝max s_1i(i＝1,2,...,n)

其中，s_1i为爆心环面第i个点的位移；

s₂＝max s_2j(j＝1,2,...,n)

其中，s_2j为封头中心第j个点的位移；

p＝p₁+p₂+p₃

其中，p₁为材料成本，p₂为加工制作成本，p₃为施工安装成本；

步骤S3：根据得到的多个目标函数进行归一化处理，归一化后通过构造评价函数将多目标优化问题转换成单目标优化问题；

所述步骤S3具体为：对目标函数爆心环面位移峰值s₁、封头中心位移峰值s₂和防爆盒成本p进行归一化处理：

构建10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力优化的评价函数为：

f(x)＝0.5f₁(x)+0.3f₂(x)+0.2f₃(x) (3)

步骤S4：根据空气状态方程和炸药JWL状态方程，构建10kV电缆中间接头防爆盒的内爆炸应力数值仿真模型；

所述10kV电缆中间接头防爆盒的内爆炸应力数值仿真模型中，空气、炸药采用欧拉网格，钢筒采用拉格朗日网格，钢筒和空气、炸药之间采用Euler/Lagrange耦合算法，欧拉区域两端边界条件设为外流模式，拉格朗日区域两端为自由边界；空气采用线性气体模型；炸药采用JWL爆轰产物状态方程；钢材采用线性弹塑性模型；

步骤S5：基于人工鱼群算法，以所述决策变量为搜索空间，以所述 评价函数为适应度，通过内爆炸应力数值仿真模型仿真计算，评价函数稳定后即得到最优值，输出优化结果。

2.根据权利要求1所述的一种10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力优化方法，其特征在于，所述空气状态方程为：

P＝C₀+C₁V+C₂V²+C₃V³+(C₄+C₅+C₆V²)E (4)

其中，P为爆轰压力；E为初始能量密度，V为初始能量体积；C₀-C₆为固定参数。

3.根据权利要求1所述的一种10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力优化方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述炸药JWL状态方程为：

其中，A，B，R₁，R₂，ω均为JWL状态方程中的参数，R₁，R₂，ω均为无量纲参数,E为初始能量密度。

4.根据权利要求1所述的一种10kV电缆中间接头防爆盒内爆炸应力优化方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：

步骤S51:定义决策变量的求解域Ω；

步骤S52:鱼群初始化；

步骤S53:由当前位置进行鱼群聚群、追尾行为；

步骤S54:将决策变量传递给LS-DYNA进行防爆盒应力计算；

步骤S55:读取LS-DYNA计算结果并计算每个粒子的适应度；

步骤S56:比较得到个体最优度和群体最优度；

步骤S57:迭代次数达到设定值，结束。