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摘 要：针对超薄圆锯片消音缝设计问题，提出并实施了一种基于MATLAB/ANSYS联合仿真协同非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）的多目标优化设计方法。通过Inspire软件采用变密度法进行拓扑优化，确定消音缝的设计域。构建以消音缝位置、角度及缝宽等形状参数为设计变量，以最大变形量、最大等效应力及整体振幅最小化为目标的多目标优化模型。通过MATLAB/ANSYS联合仿真协同NSGA-Ⅱ的策略，进行模型的优化求解。结果表明：4个优化解均能有效减少锯切过程中锯片的变形和整体振幅，为决策者提供了更广泛的选择空间。研究为圆锯片消音缝的多目标优化设计问题提供了可行的解决方案。 关键词：超薄圆锯片； 消音缝； 多目标优化； 联合仿真； 减振降噪 [size=1em]超薄硬质合金圆锯片（简称超薄圆锯片）是木工机械中实现锯切功能的核心刀具之一。在相同外径情况下，其锯齿厚度与外径之比小于常规硬质合金圆锯片的1/2。这一结构特性使得超薄圆锯片在木材加工中具有显著的优势，能够有效减少木材浪费和能源消耗，因此在加工红木、实木地板表板、钢琴板等珍贵木材或高经济价值木制品时得到了广泛应用[1]。 [size=1em]然而，超薄圆锯片的大径厚比结构特性，使其在高速旋转的锯切过程中容易产生刚性不足的问题，并引发横向振动和严重的噪声辐射[2]。锯切噪声主要由圆锯片和工件的振动引起。虽然工件振动可以通过采用夹紧装置得到一定的改善，但对于刀具振动的控制却一直面临挑战，因此研究的重心大多集中于锯片本身[3]。 [size=1em]为有效降低噪声，Singh等[4]提出在圆锯片上开设槽孔结构的方法，使得圆锯片基体在几何形态上不连续，从而切断了振动路径，基体辐射的噪声被共鸣反弹，有效抑制了噪声产生。在考虑经济性和锯切效率等因素的前提下，采用槽孔结构作为一种有效的圆锯片降噪手段已被广泛研究和应用[5-6]。Gau等[7]借助有限元仿真计算开槽金刚石圆锯片的固有频率，并借助智能算法对槽尺寸参数进行了迭代优化，使得锯片的固有频率尽可能与工作转速分离，从而避免了共振现象。然而，由于刚度较低，超薄圆锯片开设的消音缝尺寸小，其对固有频率的影响较小，使得上述设计方法难以应用。姚涛等[8]提出了一种开设NURBS样条曲线槽的金刚石圆锯片结构设计方法。通过遗传算法控制生成不同形状的曲线槽，并进行频域响应分析，从中筛选出振动响应最低的槽型为最终的开槽形状。然而，该文献并未涉及多目标优化的问题。叶鲁浩[9]对耳型消音缝金刚石圆锯片结构进行多目标优化，并使用FEM/BEM联合仿真分析，对优化方案进行声场验算，提出了一种基于振动特性分析—多目标优化—声场验算的低噪金刚石圆锯片结构主动设计方法。冯唯[10]则通过粒子群优化算法对圆锯片水槽结构参数进行优化，以获得锯切过程中承受总变形和等效应力最小时的圆锯片水槽结构参数。尽管这些研究方法针对的是锯切石材的金刚石圆锯片，但其采用的多目标优化思想与方法对木工超薄圆锯片具有借鉴和参考意义。 [size=1em]综上所述，利用数值仿真与智能算法的圆锯片槽孔设计方案具有明显的优越性。基于理论模型的圆锯片振动噪声特性模拟分析能够提供准确的预测结果，而利用智能算法对圆锯片槽孔参数进行迭代优化，则可以显著减少试验中的试错时间和成本，不仅能够提供更多的设计方案，也可以针对不同的工况进行优化。 [size=1em]对于超薄圆锯片的消音缝设计，需要根据材料和受载荷情况进行调整。笔者团队曾提出一种结合变密度法拓扑优化和模式搜索算法的设计方法，用于优化超薄圆锯片的消音缝结构[11]。然而，这项研究主要以静态情况下的圆锯片振动响应为优化目标，与实际工况存在一定差异，并未涉及多约束条件和多目标优化的讨论。 [size=1em]鉴于此，本文以超薄圆锯片的消音缝为研究对象，提出一种结合MATLAB和ANSYS联合仿真的多目标优化设计方法。将圆锯片在锯切过程中的最大变形量、最大等效应力及整体振幅作为优化目标函数，以消音缝的位置、宽度及角度等形状参数为设计变量，得到了一组无优劣关系的解集，称为Pareto前沿解集。这种设计方法可有效减少开设消音缝对圆锯片刚度及振动的影响，并为木工超薄圆锯片消音缝设计方法提供参考。 1 基于APDL的超薄圆锯片有限元分析1.1 超薄圆锯片参数化建模及静力分析[size=1em]以超薄硬质合金圆锯片为设计对象，建立其参数化模型。锯片基体采用SKS51材料，锯齿部分则选用YG6材料，其密度分别为7 850 kg/m3和14 800 kg/m3，弹性模量分别为210 GPa和635 GPa，泊松比分别为0.28和0.26。在建模过程中，设定锯片的外径为305 mm，锯齿数量为100个，锯齿厚度为2 mm，基体厚度为1.5 mm，内孔直径为25.4 mm。超薄圆锯片的法兰盘直径应为基体直径的60%[12]。因此，本研究将法兰盘直径设置为180 mm。在进行有限元分析时，选择Shell 181单元来模拟圆锯片，这种具有6个自由度的壳单元，可应用于各种加载条件，并能精确模拟圆锯片复杂的变形和扭转行为，适用于模拟预应力效应[13]。在此基础上，将网格尺寸划分为0.5 mm，如图1所示。 [size=0.8em]图1 超薄圆锯片有限元模型
Fig.1 Finite element model of ultra-thin circular saw blade
[size=1em]由于木材是各向异性材料，精确定义其切削载荷值有一定难度。根据以往试验结果，设定切削厚度为1 mm，转速为3 000 r/min，切削材料为水曲柳，以此为工况进行消音缝设计[14]。在此工况下，锯片承受的主切削力（Fz）为85.84 N，法向切削力为（Fy）28.19 N。轴向力（Fa）主要由圆锯片制造过程中端跳、平面度等公差以及锯机主轴的轴向窜动等误差引发[9]。由于缺少准确的轴向载荷数值，本研究拟施加1 N的轴向力[15]。同时，考虑到轴向载荷频率是激发圆锯片轴向振动的主要因素，因此将该载荷在不同频率下激发的锯片振动幅值作为设计优化的目标。超薄圆锯片的锯切载荷施加如图2所示。 [size=0.8em]图2 超薄圆锯片锯切载荷
Fig.2 Sawing loads for ultra-thin circular saw blade
[size=1em]在进行有限元分析时，对圆锯片内孔的所有节点施加全部约束，对法兰盘范围内的节点施加除轴向旋转方向以外的全部约束，施加转速并考虑离心力对圆锯片基体上应力分布的影响[16]。通过ANSYS进行有限元分析，得出超薄圆锯片应力云图结果，如图3所示。 [size=0.8em]图3 超薄圆锯片应力云图
Fig.3 Stress nephogram for ultra-thin circular saw blade
[size=1em]分析图3可知，消音缝的形状和位置对锯片基体上的应力分布具有显著影响。消音缝两端所受的等效应力较大，而两侧区域所承受的等效应力相对于基体其他部分要小，这主要是由消音缝结构形状的改变引起应力在两端的集中所致。因此，有必要在消音缝两端开设去应力孔结构。在输出分析结果中，选择最大变形量（DMX）和最大等效应力（SMX）作为设计优化的目标，以减少开设消音缝对圆锯片刚度的影响。 1.2 超薄圆锯片振动特性分析[size=1em]小挠=度弯曲薄板理论基于微小变形假设，用于描述薄板在受到外力作用下产生弯曲变形的现象。该理论认为薄板的变形微小，因此忽略了非线性、大变形和大位移效应，将问题简化为线性小变形振动问题，适用于超薄圆锯片的横向振动分析[17]。然而，高速旋转的圆锯片会产生离心刚化效应和科氏力，其振动特性与静态情况下的分析结果存在差异[18]。因此，在进行模态分析时需要考虑离心力和科氏力对圆锯片固有频率的影响。 [size=1em]将圆锯片简化为等厚弹性薄圆板，根据其振动性质，将薄圆板分为两个部分，即半径为a的固定区域（法兰盘）和半径为b的自由区域，如图4 所示。 [size=0.8em]图4 超薄圆锯片横向振动分析模型
Fig.4 Analytical model for transverse vibration of ultra-thin circular saw blade
[size=1em]超薄圆锯片模态分析设定为无阻尼系统预应力模态分析，存在以下的动力学运动方程[13]：
[size=1em]式中：m为结构的质量矩阵，kg；x''为位移的二阶导数，即锯片的振动加速度，m/s2；K为结构的刚度矩阵，N/m；Kc为旋转软化矩阵，其数值会受结构角速度影响，N/m；x'为位移的一阶导数，即锯片的振动速度，m/s；F为作用在质点上的外力，N。 [size=1em]表1列出了在法兰盘约束下，工作转速为3 000 r/min时，超薄圆锯片的前10阶模态分析结果对比。 [size=0.8em]表1 超薄圆锯片的旋转振动分析的=计算结果
Tab.1 Calculation results of rotational vibration analysis of ultra-thin circular saw blades
[size=1em]基于预应力模态分析，采用模态叠加法对超薄圆锯片进行谐响应分析。考虑到含法兰盘约束的超薄圆锯片前6阶振动频率在200～400 Hz，因而选择该频率段为分析范围。引入整体振幅强度因子S，其计算公式如下[19]：
[size=1em]式中：S为整体振幅强度因子；n为锯片节点个数；ωi为节点i对应的响应幅值；Ai为节点相连的单元面积。 [size=1em]设置间隔计算步长为2 Hz，并定义一个数组，其大小等于一次步长内每个节点的响应幅值与面积乘积的累加。在此基础上，将该数值设置为所有步长结果的累加和，以S作为消音缝设计的优化目标，以减少开设消音缝对圆锯片横向振动产生的影响。 2 多目标优化数学描述及优化算法2.1 设计变量[size=1em]对消音缝结构变化所引起的圆锯片锯切过程中的最大变形量、最大等效应力以及整体振幅的变化进行计算，需要构建一种参数化的超薄圆锯片消音缝建模方法与有限元仿真流程，具体步骤如下： [size=1em]1）定义基础建模信息，包括消音缝的起点、终点以及中间4个等距点的位置信息。通过信息点增值和平移上述关键点，确定缝宽，并采用平滑曲线连接各位置点，形成消音缝的轮廓。 [size=1em]2）读取消音缝端点坐标，在消音缝两端点位置生成应力孔。将带有去应力孔的消音缝添加至超薄圆锯片模型，得到完整的带有消音缝的超薄圆锯片模型，如图5所示。将消音缝关键点位置信息以和缝宽作为多目标优化的设计变量，设起点半径为x1，终点半径为x2，缝宽为x3，起点、终点以及中间4个拐点的角度为x4～x9，共计9个自变量，将其统一为形状参数向量xT，表示为：
[size=0.8em]图5 含消音缝圆锯片参数化建模
Fig.5 Parametric modelling of circular saw blade with silencing slits
2.2 约束条件[size=1em]2.2.1 基于拓扑优化的消音缝设计域确定 [size=1em]变密度法（Density Variation Method）是一种拓扑优化的方法。本研究中，利用该方法，通过调整超薄圆锯片有限元模型中各个单元的密度，即每个单元的材料用量，优化其刚度。拓扑优化后，单元的伪密度将分布在0～1间。通过对不同单元进行分析，使各单元的伪密度向0或1两端收敛，靠近1的区域保留，靠近0的区域予以剔除，从而确定低伪密度区域的材料分布[20]。这种方法可以在超薄圆锯片上确定消音缝的设计域。 [size=1em]使用Inspire软件建立圆锯片模型，按照上文所述静力分析方法施加边界条件，并赋予材料属性。将去除锯齿和法兰盘夹持部分的圆锯片基体设为拓扑优化区域。将最大刚度及最大固有频率设为拓扑优化目标，而形状控制设置为以开缝个数为依据，基于对称性进行周期性重复。本研究以开设4消音缝为例进行分析。使用Catia软件对拓扑优化后的圆锯片进行曲面修整，并选择其中面积较大的低密度区域作为消音缝设计域，如图6所示。 [size=0.8em]图6 超薄圆锯片设计域确定流程
Fig.6 Parametric modelling of circular saw blade with silencing slits
[size=1em]2.2.2 形状参数约束条件 [size=1em]1)消音缝半径：消音缝起点半径范围为95～105 mm，终点半径范围为125～135 mm。圆锯片的基体半径范围为90～140 mm，考虑到消音缝两端含去应力孔，预留5 mm的空隙。这种设定能确保去应力孔生成在设计区域内，同时避免受法兰盘部分的其他约束对其产生影响，以保持附近网格质量的稳定性。 [size=1em]2）消音缝宽度：消音缝宽度一般不超过1 mm[21]。因此，设定消音缝的缝宽范围为0.5～1 mm，以满足实际应用的要求。 [size=1em]3）拐点角度：拐点角度范围应设定为0～18.82°，此角度源于拓扑优化结果中的低密度孔洞区域的数据，有助于确保设计的消音缝位于对圆锯片刚度影响小的区域。 2.3 多目标优化数学模型[size=1em]在圆锯片锯切过程中，最大变形量和最大等效应力的数值越小，说明消音缝对锯片的刚度破坏越小；整体振幅强度因子越小，意味着消音缝对锯切过程的横向振动影响越小。因此，本研究以消音缝位置、角度及缝宽等形状参数为设计变量，以最大变形量、最大等效应力及整体振幅最小化为3个优化目标。在优化过程中，以拓扑优化结果中大面积的低密度区域和已有研究中的消音缝参数选取准则作为约束条件。将此问题抽象为多约束条件下的连续变量非线性多目标优化问题，数学模型可描述为： [size=1em]目标函数：
[size=1em]设计变量：
[size=1em]约束条件：
[size=1em]式中：f（x）为目标函数，求解其极小值；y1为最大变形量；y2为最大等效应力；y3为整体振幅；xT为由9个形状参数变量组成的变量向量。 2.4 NSGA-Ⅱ多目标优化算法[size=1em]常用的解决连续变量非线性多目标优化问题的方法包括多目标遗传算法、多目标粒子群优化算法等[22]。这些算法可以在不同的目标函数之间找到一组平衡解，同时满足多个目标函数。作为一种多目标优化策略，含精英策略的非支配排序的遗传算法（Nondominated Sorting Genetic Algorithm II，NSGA-Ⅱ）依靠基因进化对解空间中的非支配解集进行搜索[23]。 [size=1em]相比于其他多目标优化算法，NSGA-Ⅱ基本框架可以灵活地与优化技术结合，以应对结构优化中的复杂问题，其可根据具体情况选择适当的变异、交叉和选择策略。这种灵活性使得NSGA-II算法在解决不同类型的机械结构优化问题时具有广泛的适用性。NSGA-Ⅱ可利用非支配排序和拥挤度距离保持种群的多样性，有助于搜索全局最优解或Pareto前沿，并提供多个不同的解决方案，以满足不同的性能需求[24]。 3 MATLAB/ANSYS联合仿真与结果分析3.1 联合仿真系统构建[size=1em]本研究针对含消音缝超薄圆锯片的三目标优化问题，基于MATLAB和ANSYA联合仿真平台，建立目标函数和形状变量之间的联系。通过ANSYS进行参数化建模与有限元仿真；使用MATLAB实现算法调用与形状寻优。在此过程中，NSGA-Ⅱ的基本设置为：种群规模（popsize）设定为50，最大进化代数（gmax）设定为50代，交叉概率（Pc）设定为0.80，变异概率（Pm）设定为0.05，具体的技术实施路径如图7所示。 [size=0.8em]图7 技术路线图
Fig.7 Technology roadmap
[size=1em]联合仿真的具体步骤如下： [size=1em]1）在NSGA-Ⅱ主程序中，利用rand()函数在设计域内随机形成一组设计变量参数，作为求解过程的初始值。将形状参数传递至缝隙生成函数，采用fit函数进行曲线拟合，使用插值法将坐标点扩充为100个点，以缝宽大小为基准，进行平移，得到200个点的位置信息。 [size=1em]2）将200个点的坐标保存至名为crood.txt的文件中。 [size=1em]3）通过MATLAB调用ANSYS APDL，让APDL执行预设的命令流，此过程包括以下步骤： [size=1em]① 读取crood.txt文件。在ANSYS中，利用平滑曲线连接200个点，形成2条曲线，进而生成封闭曲面。读取消音缝端点坐标，以端点中心为去应力孔圆心，在两端生成去应力孔，完成含消音缝圆锯片建模，并赋予材料属性及划分网格。 [size=1em]② 执行静力分析、预应力模态分析及谐响应分析。将最大变形量、最大等效应力及整体振幅存储到Res.txt文件中。 [size=1em]4）MATLAB读取Res.txt文件，令目标函数为最大变形量、最大等效应力及整体振幅。 [size=1em]5）由于3个目标函数的数量级存在较大差异，为提高搜索效率和决策准确性，将3个目标函数数值进行归一化处理[25]。 [size=1em]6）根据目标函数的数值进行非支配排序，选出精英个体。 [size=1em]7）达到预设迭代次数时，终止迭代，输出Pareto前沿解集。 [size=1em]需要注意的是，在调用ANSYS软件时，应关闭ANSYS锁定并忽略ANSYS警告。因此，在联合仿真前，建议对ANSYS命令流进行独立测试，以确保有限元分析及数据传输的准确性。ANSYS批处理的默认内存量为512 K，在编写调用函数时需要扩大默认堆栈内存，以防止联合仿真过程被中断。调用计算机处理器数量是决定联合仿真计算速度的主要因素，联合仿真的每一代个体都需要进行参数化建模及有限元分析，这将导致大量的工作和长时间的计算。因此，建议尽可能多地调用内核参与联合仿真过程。 3.2 优化结果与对比分析[size=1em]可行解迭代过程如图8所示。经计算，获得满足约束条件的可行解共4组，所对应的消音缝形状参数如表2所示。利用4组形状参数构建超薄圆锯片消音缝模型如图9所示，与初始结构的对比结果如表3所示。 [size=0.8em]表2 可行解集消音缝形状参数
Tab.2 Calculation results of rotational vibration analysis of ultra-thin circular saw blades
[size=0.8em]表3 4 种消音缝优化方案参数对比
Tab.3 Comparison of the parameters of 4 silencing slit optimization schemes
[size=0.8em]图8 可行解迭代图
Fig.8 Feasible solution iteration diagram
[size=0.8em]图9 含消音缝的超薄圆锯片模型
Fig.9 Model of ultra-thin circular saw blade with silencing slits
[size=1em]与初始设计方案相比，经过优化的消音缝设计方案表现出显著的性能改善。具体而言，优化方案1使得最大变形量降低了1.65%，最大等效应力降低了20.14%，整体振幅降低33.67%；优化方案2使得最大变形量降低了1.76%，最大等效应力降低16.43%，整体振幅减小了34.46%；优化方案3使得最大变形量降低了1.50%，最大等效应力降低了18.47%，整体振幅降低39.05%；优化方案4则实现了最大变形量降低1.73%，最大等效应力降低17.90%，整体振幅降低43.59%。 [size=1em]分析以上数据可知，通过对超薄圆锯片消音缝形状进行多目标优化设计，可有效减少锯切过程中的锯片变形和整体振幅，从而减少因横向振动产生的噪音。 [size=1em]相比于单目标优化，多目标优化方法能为决策者提供更广泛的选择空间。在未来的研究中，可以更深入地研究优化含消音缝超薄圆锯片的振动特性及声辐射特性。通过有限元和边界元相结合的方法[26]，深入研究不同优化方案的降噪性能，进而确定最优设计方案。 4 结论[size=1em]本研究针对超薄圆锯片消音缝设计问题，提出并实施了一套全新的多目标优化设计方法，主要得出以下结论： [size=1em]1）实现了MATLAB/ANSYS联合仿真协同NSGA-Ⅱ设计方法在超薄圆锯片消音缝设计上的应用，提高了优化过程的效率和准确性，并成功地对模型进行了优化求解。 [size=1em]2）经过优化的消音缝设计方案在最大变形量、最大等效应力及整体振幅等方面改善显著，可有效减小锯切过程中的变形和整体振幅，进而减少因横向振动产生的噪声。 [size=1em]3）本研究提出的优化设计方法和仿真程序具有较高的推广性和实用性，可为其他类型圆锯片的消音缝设计提供参考。 [size=1em]4）对于未来研究，可以考虑引入更高精度的木材锯切系统模型，以进一步提高锯切系统的仿真准确性。 [size=1em]参考文献 [size=1em][1]中国林业科学研究院木材工业研究所,钱华机械刃具有限公司.LY/T 2001-2011 超薄硬质合金圆锯片[S].北京:中国标准出版社,2011. [size=1em][2]KRILEK J,KOVÁČ J,BARCÍK Š,et al.The influence of chosen factors of a circular saw blade on the noise level in the process of cross cutting wood[J].Wood Research,2016,61(03):475-486. [size=1em][3]田永军,孙爽,张翔宇,等.金刚石圆锯片振动与噪声机理及其减振降噪技术研究综述[J].机械设计,2020,37(03):1-13. [size=1em][4]SINGH R.Case history:the effect of radial slots on the noise of idling circular saws[J].Noise Control Engineering Journal,1988, 31(03):167-172. [size=1em][5]SVOREN J,NASCAK L,KOLEDA P,et al.The circular saw blade body modification by elastic material layer effecting circular saws sound pressure level when idling and cutting[J].Applied Acoustics,2021(179):108028. [size=1em][6]LI Y.Influence of radial slots on the vibration characteristics of circular saw blade[J].Applied Mechanics and Materials,2012(226):232-236. [size=1em][7]GAU W H,CHEN K N,HWANG Y L.Model updating and structural optimization of circular saw blades with internal slots[J].Advances in Mechanical Engineering,2015,6(01):1-11. [size=1em][8]姚涛,段国林,樊胜秋.基于遗传算法和NURBS曲线的开槽锯片减振优化设计[J].机械设计与制造,2013(05):70-73. [size=1em][9]叶鲁浩.耳型消音缝金刚石圆锯片振动与声辐射特性研究[D].济南:山东大学,2016. [size=1em][10]冯唯.金刚石圆锯片水槽优化设计及振动声辐射特性研究[D].济南:山东大学,2021. [size=1em][11]贾娜,陈肖男,岳德国,等.超薄硬质合金圆锯片槽孔结构的减振优化设计[J].工具技术,2022,56(08):62-66. [size=1em][12]曹华楠,孟令鑫,时君友,等.木材加工超薄圆锯片基体结构对其稳定性的影响[J].林产工业,2024,61(04):35-41. [size=1em][13]孟庆军,姜博文,胡万明.基于ANSYS的门窗材专用四面刨床身设计[J].林产工业,2021,58(04):37-42. [size=1em][14]程卫华,刘志刚,裴承慧,等.基于LS-DYNA的沙柳锯切仿真分析及试验研究[J].林产工业,2023,60(02):35-38+45. [size=1em][15]李庆华,谭庆昌,裴永臣,等.高速旋转圆盘刀具薄刀片横向振动的有限元分析[J].吉林大学学报(工学版),2007,132(04):814-818. [size=1em][16]邸浩,王经坤,王凯达,等.基于离心刚化效应的圆锯片动态特性研究[J].工具技术,2021,55(09):18-23. [size=1em][17]MOTE C D.Stability of circular plates subjected to moving loads[J].Journal of the Franklin Institute,1970,290(04):329-344. [size=1em][18]杨铮鑫,郑伟,孙荣城,等.科氏力对硬涂层整体叶盘振动特性的影响分析[J].机床与液压,2023,51(10):143-148. [size=1em][19]孙迎建.基于MATLAB的开槽圆锯片结构优化设计[D].天津:河北工业大学,2014. [size=1em][20]林利红,文琴,王成.圆锯片结构拓扑优化[J].机械设计,2018,35(06):24-28. [size=1em][21]杨秀鲁,刘鲁宁,王永安,等.基于ANSYS Workbench软件的圆锯片基体减振降噪设计[J].济南大学学报(自然科学版),2020,34(02):163-168. [size=1em][22]管雪梅,黄靖一,许宝成,等.基于粒子群优化Stearns-Noechel模型的全光谱木材配色算法研究[J].林产工业,2022,59(05):20-26. [size=1em][23]高媛.非支配排序遗传算法（NSGA）的研究与应用[D].杭州:浙江大学,2006. [size=1em][24]李伟,李杰,白建伟,等.澳大利亚与新西兰结构用胶合板标准要求解读[J].森林防火,2023,41(02):96-101. [size=1em][25]李燕其.大容积密闭式存储料仓在人造板生产线中的应用[J].森林防火,2022,40(01):105-107. [size=1em][26]于家伟,张进生,王志,等.基于FEM/BEM的开降噪孔金刚石圆锯片孔形研究[J].金刚石与磨料磨具工程,2016,36(04):63-67+74.
[size=1.8em]Multi-objective Optimization Design of Silencing Slits for Woodworking Ultra-thin Circular Saw Blade [size=1em]JIA Na1 GUO Lei1 CHEN Xiao-nan2 LIU Jiu-qing1 WANG Rui-sen1
(1.School of Electrical and Mechanical Engineering Institute, Northeast Forestry University, Harbin 150040, Heilongjiang, P.R.China;2.China Hangfa Dongan Engine Co., Ltd., Harbin 150066, Heilongjiang, P.R.China ) [size=1em]Abstract:A multi-objective optimization design method based on the MATLAB/ANSYS co-simulation nondominated aorting genetic algorithm II (NSGA-II) was proposed and implemented in this paper.The method was used to complete the design of silencing slits for ultra-thin circular saw blades.Topology optimization was performed in Inspire software by using the variable density method to determine the design domain of the silencing slit.The location, angle, and width of the silencing slit were taken as the design variables.Maximum deformation, maximum equivalent force, and overall amplitude were taken as the design objectives.On this basis, a multi-objective optimization model was established.The optimized solution of the model was carried out by the strategy of MATLAB/ANSYS co-simulation in collaboration with NSGA-II.The results showed that all the four optimized solutions can effectively reduce the deformation and overall amplitude of the saw blade during sawing, which provided a wider range of choices for decision makers.The study provided a possible solution to the problem of multi-objective optimal design of silencing slits for circular saw blade. [size=1em]Key words: Ultra-thin circular saw blade; Silencing slit; Multi-objective optimization; Co-simulation; Vibration and noise damping
[size=1em]中图分类号：TS643；TS396 [size=1em]文献标识码：A [size=1em]文章编号：1001-5299(2024)05-0046-08 [size=1em]DOI:10.19531/j.issn1001-5299.202405009 [size=1em]基金项目：中央财政林业科技推广示范资金项目（黑[2022]TG13）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（2572020DP12） [size=1em]作者简介：贾 娜，女，副教授，研究方向为木工刀具设计及应用E-mail: jiana@nefu.edu.cn [size=1em]*通讯作者：刘九庆，男，教授，研究方向为农林采摘机械化E-mail: nefujdljq@163.com [size=1em]收稿日期：2023-07-29 [size=1em]（责任编辑 陈 磊） 木工超薄圆锯片消音缝多目标优化设计
贾娜1， 郭磊1， 陈肖男2， 刘九庆1， 王瑞森1 【作者机构】 | 1东北林业大学机电工程学院； 2中国航发东安发动机有限公司 | 【来 源】 | |
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发表于 2024-7-4 07:34:29
