基于Pointer优化器的柴油机连杆结构动态优化设计

李文杰

（西安航空职业技术学院 西安 710089）

连杆作为发动机中的关键零部件，其结构以及工作状态中所承受的载荷均十分复杂[1]，连杆的刚度、强度也直接决定了发动机的使用寿命。随着科技的进一步发展，高功率密度发动机越来越被使用者所青睐，这就对发动机提出了更高的要求，连杆在满足结构强度和刚度的前提下，尽可能地减轻质量[2]。这一要求使得连杆结构进一步趋向于复杂化，工作环境也变得愈加恶劣。因此，对发动机连杆进行更加准确的分析计算以及结构优化设计就显得十分重要。

柴油机连杆实际工作状态下承受着复杂的动态载荷，对其进行静态载荷下的结构优化设计必然存在所施加载荷与真实动态载荷之间误差过大的问题，然而直接对连杆施加动态载荷并对其进行结构优化将会导致无法想象的计算量。针对现存问题，本文首先借助等效静态载荷法的思想，对连杆工作状态下的承受动态载荷进行等效静态载荷的转化，在此基础上使用Pointer优化器，对已经在ANSYS APDL中进行参数化设计的连杆进行结构的优化设计。Pointer优化器是一种集成四种优化算法的一个高效率优化设计平台，在设计多变量的结构优化设计中优势显著。

1 连杆瞬态动力学分析

1.1 连杆组有限元模型的建立

本文的主要目的是对柴油机连杆的杆身部分进行结构优化设计，为方便后续各种软件对模型的调用分析以及优化计算，在建模之初就考虑在ANSYS中使用APDL语言对整个连杆组进行全参数化设计，对杆身9个重要尺寸进行参数化定义，如图1所示。……