基于MATLAB的开槽圆锯片结构优化设计

基于MATLAB的开槽圆锯片结构优化设计

金刚石圆锯片是石材加工行业最重要的一种切割工具。其超薄的结构特性，导致圆锯片横向刚度不足，在锯切加工过程中，常常出现严重的变形并伴有剧烈振动和刺耳噪声，对环境和人类生活造成极大的危害。

大量研究表明，基体开槽对实现圆锯片的减振降噪有着显著的效果。本课题采用基于MATLAB的开槽圆锯片结构优化设计，并通过实验的方法进行对比验证，对圆锯片的振动特性进行了详细研究，主要内容如下：(1)确定优化设计中的变量，创建二次NURBS曲线槽结构的圆锯片模型。

二次NURBS曲线的三个控制点坐标值（即六个坐标值）、槽的个数和权因子，总共确定了八个设计变量。(2)建立优化设计中的适应度函数，实现MATLAB和ANSYS两大软件的并行计算。

在MATLAB的m文件中编写ANSYS软件能够识别的命令流文件，调用ANSYS 对圆锯片进行有限元分析并产生结果文件。MATLAB读取结果文件中的数据进行处理，得到适应度值。

(3)运用MATLAB语言实现优化程序的编写。首先合理建立优化过程中的目标函数和约束条件，然后使用MATLAB优化工具箱编程计算。

主要包括编码和解码过程、选择过程、交叉过程和变异过程等遗传操作。(4)利用有限元软件ANSYS对开槽圆锯片进行振动特性分析，将开槽圆锯片和未开槽圆锯片进行对比，研究基体开槽对振动的衰减作用。

(5)通过实验的方法对比开槽圆锯片和普通圆锯片在锯切工件时的横向振动加速度幅值，进一步验证开槽圆锯片的减振降噪效果。论文通过分析开槽圆锯片工作状态下的振动特性，为圆锯片的减振降噪研究提供一定的理论依据；同时通

过实验对比的方法证明优化所得结果比普通圆锯片的振动能量低，研究成果对圆锯片的开槽技术有一定的使用价值。