基于PSO算法的反力架设计与优化

作者：王凯; 张良辉; 孙振川; 李凤远; 张兵; 王超峰

来源：隧道建设 (中英文), 2019, 39(02): 302-308.

• 盾构隧道
• 结构优化
• 反力架
• 有限元
• PSO算法

为提升盾构隧道专用反力架轻量化水平和降低制造及运输成本,对其结构进行优化。首先,依据设计的反力架结构建立其有限元模型,并结合工程数据类比确定载荷条件,验算反力架强度及刚度;然后,以所有板材厚度为自变量、反力架总质量为因变量,利用方差分析的方法获得主效应图,确定5种对结构总质量贡献量大的板厚为优化变量;最后,以5种板厚为设计变量,强度、刚度指标作为约束条件,反力架质量最小为优化目标,采用PSO算法进行求解。结果表明:优化后结构的最大应力为252.2 MPa,最大变形为10.6 mm,反力架总质量从305.78 t降至274.85 t,减重比例为10.1%(30.90 t),验证了结构优化的有效性。

• 单位
  中铁隧道局集团有限公司; 盾构及掘进技术国家重点实验室