4syst上下盖板中除去耳板所依 附的盖板的厚度；x5syst为动臂下隔板的厚度；x6syst为动臂耳板的厚度；x7syst为动臂 前盖板的厚度；x8syst为耳板所在的上盖板的厚度；DOF为挖掘机动臂位移约束；MAX为挖 掘机动臂的应力约束；minF为系统级目标函数；Vl为挖掘机动臂的体积；FREQ4为挖掘机 动臂的第四阶频率。
[0051] 挖掘机工作装置的频率目标函数FREQ4根据谐响应分析的位移-频率曲线确定 的。
[0052] 有益效果：本发明公开了一种液压挖掘机动臂协同优化方法。从多学科多目标的 角度对动臂模型进行协同优化研究，将优化模型分为系统级和静力学及动力学两个子学科 级。运用ISIGHT-PROE-ANSYS的多级集成优化模式，大大减少了设计人员的工作量。通过 嵌套和组合任意的求解策略，对设计问题智能化的探索，不断选择新的设计初始值，从而进 行自动地仿真和优化。ISIGH在每次运行分析的过程中，设计人员可以实时监控设计参数输 入和性能参数输出，以及设计目标变化的总体趋势，以便验证模型是否合理。通过本发明的 优化，较好的解决了挖掘机动臂的协同优化设计问题，最终获得令液压挖掘机动臂性能更 优的全局解。
【附图说明】
[0053] 图1为挖掘机动臂模型主视图；
[0054] 图2为挖掘机动臂模型俯视图；
[0055] 图3为本发明的集成流程图；
[0056] 图4为DOE实验设计优化迭代曲线图；
[0057] 图5位梯度优化迭代曲线图。
【具体实施方式】
[0058] 下面结合附图和实例对本发明作更进一步的说明。
[0059] 建立液压挖掘机动臂的优化模型
[0060] 结合图1和图2,本实施例中液压挖掘机动臂主要涉及的参数的初始值如表1所 示；
[0061] 表1优化前挖掘机动臂参数一览
[0062]
[0063] 根据上述参数可以建立挖掘机工作装置动臂的优化数学模型。
[0064] 系统级：
[0065] Xsyst = [xlsyst, x2syst, x3syst, x4syst, x5syst, x6syst, x7syst, x8syst]
[0066] minF = V1+1/FREQ4
[0067] 2100 xlsyst 2600, 240 x2syst 400
[0068] 0.1 ^ x3syst 0. 2, 0. 04 x4syst 0. 06
[0069] 0. 2 x5syst 0. 3, 0. 04 x6syst 0. 08
[0070] 0.1 ^ x7syst 0. 2, 0. 08 x8syst 0. 12
[0071] DOF 彡0?I, MAX 彡 3. 45E8
[0072] 子学科1静力学：
[0073] X^1 = [xll, xl2, xl3, xl4, xl5, xl6, xl7, xl8]
[0074] minFl = Vl
[0075] 2100 ^ xll ^ 2600, 240 ^ xl2 ^ 400
[0076] 0. 1^x13^ 0. 2, 0. 04 ^ xl4 ^ 0. 06
[0077] 0? 2 彡 xl5 彡 0? 3, 0? 04 彡 xl6 彡 0? 08
[0078] 0?I 彡 xl7 彡0?2,0? 08 彡 xl8 彡0?12
[0079] DOF ^0.I, MAX ^ 3. 45E8
[0080] 子学科2动力学：
[0081] X^2 = [x21, x22, x23, x24, x25, x26, x27, x28]
[0082] minF2 = 1/FREQ4
[0083] 2100 ^ x21 ^ 2600, 240 ^ x22 ^ 400
[0084] 0? I 彡 x23 彡 0? 2, 0? 04 彡 x24 彡 0? 06
[0085]0?2 彡 x25 彡0?3,0? 04 彡 x26 彡0?08
[0086]0?1 彡 x27 彡0?2,0? 08 彡 x28 彡0?12
[0087] 其中，挖掘机动臂子学科设计变量集合X中，Xl = [xll，x21，xlsyst]为动臂三角 形AB边的长度；X2 = [xl2, x22, x2syst]为动臂的宽度；X3 = [xl3, x23, x3syst]为动臂 前、后腹板的厚度；X4 = [xl4,x24,x4syst]上下盖板中除去耳板所依附的盖板的厚度；X5 =[xl5, x25, x5syst]为动臂下隔板的厚度；X6 = [xl6, x26, x6syst]为动臂耳板的厚度； xl7, x27, x7syst为动臂前盖板的厚度；X7 = [xl8, x28, x8syst]为耳板所在的上盖板的厚 度；DOF为挖掘机工作装置位移约束；MX为挖掘机工作装置的应力约束；minF为系统级优 化目标;minFl为液压挖掘机动臂的体积目标函数，Vl为挖掘机动臂的体积；minF2为液压 挖掘机动臂的频率目标函数，FREQ4为挖掘机动臂的第四阶频率；
[0088] 结合图3的优化步骤，首先利用三维建模软件PROE完成挖掘机动臂参数化建模， 导出关系文件dongbil_rel. txt和dongbi2_rel. txt文件，作为PROE集成的输入文件，然 后将PROE模型另存dongbil. x_t和dongbi2. x_t文件，为PROE和ANSYS之间的数据传输 做准备；
[0089] 在ANSYS有限元分析软件对挖掘机动臂模型进行修改和简化处理，通过对挖掘 机动臂进行静力学分析分析，得到ANSYS静力学集成优化所需的Input, txt输入文件和 Output, txt文件；Input, txt输入文件包括两个部分：PROE模型文件dongbil. x_t文件以 及ANSYS静力学分析的命令流文件dongbil. Igw文件，Output输出文件为dongbil. out文 件。
[0090] 在ANSYS有限元分析软件对挖掘机动臂模型进行修改和简化处理，通过对挖掘机 动臂进行动力学模态分析，得到ANSYS动力学模态集成优化所需的Input, txt输入文件和 Output, txt文件；Input, txt输入文件包括两个部分：PROE模型文件dongbi2. x_t文件以 及ANSYS动力学分析的命令流文件dongbi2. Igw文件，Output输出文件为dongbi2. out文 件。
[0091] 采用批处理的方式借助go_proel. bat脚本的方式驱动PROE进行动臂的参数变更 和模型的实时更新；
[0092] 读取PROE输入文件dongbil_rel. txt中的相关参数作为优化设计变量；
[0093] 采用批处理的方式借助go_ansysl. bat脚本的方式驱动ANSYS进行动臂静力学分 析；
[0094] 读取ANSYS静力学输入文件dongbi I. Igw中的相关参数作为优化设计变量；
[0095] 读取ANSYS静力学输出文件dongbil. out，从中调取挖掘机动臂静力学优化问题 的体积目标值Vl和约束值D0F，MX ;
[0096] 采用批处理的方式借助go_proe2. bat脚本的方式驱动PROE进行动臂的参数变更 和模型的实时更新；
[0097] 读取PROE输入文件dongbi2_rel. txt中的相关参数作为优化设计变量；
[0098] 采用批处理的方式借助go_ansys2. bat脚本的方式驱动ANSYS进行动臂动力学模 态分析；
[0099] 读取ANSYS动力学输入文件dongbi2. Igw中的相关参数作为优化设计变量；
[0100] 读取ANSYS动力学输出文件dongbi2. out，从中调取挖掘机动臂动力学模态优化 问题的频率目标值FREQ4 ;
[0101] 在静力学和动力学子学科优化中，利用ISIGHT中梯度优化策略，进行子学科设计 参数的修正，通过并将修正后的参数值重新返回到输入文件中，分别传递至PROE和ANSYS 中进行下一轮优化迭代；
[0102] 在系统优化中，利用ISIGHT中的DOE抽样与梯度优化混合优化策略，进行系统级 设计参数的修正，通过系统级向学科级分配系统设计变量的目标值，各学科级在满足自身 约束的条件下，子学科的目标函数最小，经学科优化后，将优化解传回给系统级，系统级在 一致性约束条件下，优化共享设计变量，以解决各学科间变量的不一致性。图4为使用DOE 实验设计进行抽样的结果图，首先应用DOE组件在设计空间中均匀采样，捕捉整个设计空 间中最有效的设计区域，然后应用参数优化模块在有效设计区域中进行优化设计，最终获 得最佳设计结果，图5为使用梯度优化算法进行优化迭代的结果。
[0103] 直到自学科输出文件传递出的约束值符合问题需求且系统级一致性约束条件得 到满足，则集成优化结束，输出全局最优解。
[0104] 应用结果比较
[0105] 表2为本案的优化结果与现有优化结果之间的对比。
[0106] 表2挖掘机工作装置优化前后比较
[0107]<