基于响应面法-改进人工蜂群算法的绞车滚筒多目标优化设计

来源：机床与液压杂志2022年第16期北京时间：

作者：胡启国，何奇，陈思祥，苏文，曹历杰

单位：重庆交通大学机电与车辆工程学院；重庆交通大学机电与车辆工程学院；宝鸡石油机械有限责任公司；重庆交通大学机电与车辆工程学院；川庆钻探工程公司，安全环保质量监督检测研究院

摘要：为提高绞车滚筒使用性能、减轻质量、降低耗能，提出一种基于响应面法-改进人工蜂群算法的方法对滚筒进行结构优化。利用有限元对绞车滚筒静强度和刚度、疲劳寿命进行仿真分析；建立以滚筒内部材料参数为设计变量，刚度为约束，最小疲劳寿命、最大静强度、质量为目标的响应面模型。在传统人工蜂群基础上，改进蜜源判断准则，有利于算法跳出局部最优、保留潜在最优。在搜索策略的算法中引入变异的思想，提高收敛速度；利用改进后的人工蜂群算法进行多目标求解，获得绞车滚筒的Pareto前沿解集。结果表明：优化后的滚筒质量减小350.1 kg，最大应力减小20 MPa，最小疲劳寿命增加5.888 7×105次，最大变形减小0.37 mm，达到了优化设计的目的。

关键词：绞车滚筒;有限元分析;响应面模型;人工蜂群优化算法;优化设计

基金资助：国家油气钻井装备工程技术研究中心开放基金项目（BOMCO-J118-JKY002-2021）