自卸车翻转轴结构静动态多目标可靠性拓扑优化

针对翻转轴的材料属性和不同载荷工况等随机不确定性因素对其性能的影响,且降低其重量以提高燃油经济性。通过对自卸车进行有限元建模,根据实际工况下的极限受力对翻转轴进行载荷分析,采用一次二阶矩法进行可靠性分析,并用可靠性指标反映不确定性因素的影响。将静态多工况下刚度和动态特征值为目标函数,以体积分数和可靠性指标为约束条件。基于折衷规划法归一化子目标建立综合目标函数、以层次分析法确定子目标权重系数,提出了一种考虑翻转轴结构的静动态多目标可靠性拓扑优化模型。结果表明,相比确定性拓扑优化,可靠性拓扑优化得到的翻转轴刚度和各阶固有频率提高的更显著,在满足可靠性的条件下质量减小28.96%。试验测试与理论分析结果基本一致,验证了多目标可靠性拓扑优化设计的可行性。