【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于橡胶弹性元件产品设计，具体为一种基于遗传算法的弹性橡胶元件的优化设计方法。
技术介绍
1、在连接器及相关电子元器件领域中，弹性橡胶元件可以应用于承载一定载荷，来保证机械系统的正常运行和结构的稳定性。其主要的功能有减震和吸能、振动控制、承载载荷分配、还可以作为机械连接并传递力。为了实现弹性橡胶元件能够对一定载荷进行承载，需要对弹性橡胶元件的参数进行设计，尤其是其结构形状、尺寸参数和材料选择。但是弹性橡胶元件的参数设计过程复杂，其最大允许载荷受到形状、尺寸、材料属性等多个参数的影响，同时需要考虑最大允许载荷和材料成本等多个设计目标。
2、在连接器及相关电子元器件领域中，弹性橡胶元件的设计过程主要包括以下内容：首先需要确定橡胶元件的结构形状，因为橡胶元件不同的结构形状会对橡胶的弹性模量产生不同的影响，导致不同结构形状的橡胶元件使用的承载载荷计算公式不同。接着，需要根据弹性橡胶元件的载荷计算公式，设计出一组或多组满足承载载荷需求值的尺寸参数和材料属性的参数组合。但由于弹性橡胶元件的载荷计算是一个非线性的公式，即弹性橡胶元件的最大允许载荷与其边长，底面直径，高度，材料属性(如橡胶邵氏硬度)等之间的关系是非线性的，故满足载荷要求的弹性橡胶元件存在多种不同的参数组合，且其计算难度高，需要设计者通过大量不同参数组合的计算和仿真才能确定一组合格的参数。最后，根据初步设计出的一组或多组合格参数，结合材料成本进行参数调整和改进，得到满足承载载荷需求值且材料成本最低的一组参数作为弹性橡胶元件的最终设计参数。
3、在
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于遗传算法的弹性橡胶元件的优化设计方法，以解决
技术介绍
中提出的，现有技术在设计效率低下的同时，很难确保设计得到一组高质量的参数组合，即在橡胶元件能承受的最大载荷满足期待值的基础上，不让尺寸参数和材料性能过剩，且在实际加工过程中容易加工实现的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种基于遗传算法的弹性橡胶元件的优化设计方法，包括以下步骤：
4、步骤s1，首先确定橡胶的形变量f、确定橡胶的结构形状以及当前橡胶元件的载荷与尺寸参数、材料属性之间的关系公式以及确定橡胶元件的尺寸参数的允许范围；
5、步骤s2，设置目标函数；以步骤s1中获取的尺寸参数和材料属性的归一化评分总和作为目标函数；
6、步骤s3，初始化种群；首先初始化单一个体，随机选取一组参数，并计算其最大允许载荷如果其最大允许载荷满足承载载荷需求，则生成个体，否则，重新初始化；
7、步骤s4，检测指定数量的个体是否全部生成，如果是，进行下一步，如果不是，返回步骤s3，继续生成个体；
8、步骤s5，获取步骤s4生成的初始化种群，并选择交叉和变异生成子代；
9、步骤s6，检测是否达到设置的终止条件，终止条件设为连续多次迭代生成的子代计算得到的最大允许载荷与承载载荷需求之间的误差值是否小于0.1，如果是，迭代结果收敛，输出参数；如果不是，则返回继续步骤s5迭代。
10、根据上述技术方案，步骤s2中，设置目标函数包括确定弹性橡胶元件尺寸参数和橡胶材料邵氏硬度hs的上下界。
11、根据上述技术方案，弹性橡胶元件包括圆柱形橡胶元件，圆柱形弹性橡胶元件的参数评价目标函数公式如下：
12、
13、其中，w柱d、w柱h、w柱hs分别为圆柱底面直径d、圆柱自由高度h0、橡胶材料邵氏硬度hs。
14、根据上述技术方案，弹性橡胶元件包括圆环形橡胶元件，圆环形弹性橡胶元件的参数评价目标函数公式如下：
15、
16、其中，w环d2、w环d1、w环h、w环hs分别为圆环底面外直径d2、圆环底面内直径d1、圆环自由高度h0、橡胶材料邵氏硬度hs。
17、根据上述技术方案，弹性橡胶元件包括矩形橡胶元件，矩形弹性橡胶元件的参数评价目标函数公式如下：
18、
19、其中，w矩a、w矩b、w矩h、w矩hs分别为矩形底面长a、矩形底面宽b、矩形自由高度h0、橡胶材料邵氏硬度hs。
20、根据上述技术方案，步骤s1中，橡胶在形变量f下承受的外载荷大小通过以下公式确认：
21、
22、其中，p为外载荷(n)，al为承载面积(mm2)，f为形变量(mm)，h0为自由高度(mm)，其中e为杨氏模量(mpa)。
23、根据上述技术方案，杨氏模量e(mpa)与切变模量g(mpa)之间的关系为：
24、e＝i×g
25、其中，i为几何形状影响系数，e为杨氏模量(mpa)，切变模量g(mpa)；
26、切变模量g通过下式进行计算：
27、g＝0.117×e0.084×hs
28、其中，hs表示橡胶邵氏硬度，i为几何形状影响系数。
29、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
30、本专利技术的优点涵盖了高效性、广泛适用性、自动化、全局搜索能力、定制性强等多个方面，有望给连接器及相关电子元器件领域中的弹性橡胶元件设计方法带来显著的改进和创新。
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1.一种基于遗传算法的弹性橡胶元件的优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的弹性橡胶元件的优化设计方法，其特征在于：步骤S2中，设置目标函数包括确定弹性橡胶元件尺寸参数和橡胶材料邵氏硬度HS的上下界。
3.根据权利要求2所述的一种基于遗传算法的弹性橡胶元件的优化设计方法，其特征在于：弹性橡胶元件包括圆柱形橡胶元件，圆柱形弹性橡胶元件的参数评价目标函数公式如下：
4.根据权利要求2所述的一种基于遗传算法的弹性橡胶元件的优化设计方法，其特征在于：弹性橡胶元件包括圆环形橡胶元件，圆环形弹性橡胶元件的参数评价目标函数公式如下：
5.根据权利要求2所述的一种基于遗传算法的弹性橡胶元件的优化设计方法，其特征在于：弹性橡胶元件包括矩形橡胶元件，矩形弹性橡胶元件的参数评价目标函数公式如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的弹性橡胶元件的优化设计方法，其特征在于：步骤S1中，橡胶在形变量f下承受的外载荷大小通过以下公式确认：
7.根据权利要求6所述的一种基于遗传算法的弹性橡
...【技术特征摘要】
1.一种基于遗传算法的弹性橡胶元件的优化设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于遗传算法的弹性橡胶元件的优化设计方法，其特征在于：步骤s2中，设置目标函数包括确定弹性橡胶元件尺寸参数和橡胶材料邵氏硬度hs的上下界。
3.根据权利要求2所述的一种基于遗传算法的弹性橡胶元件的优化设计方法，其特征在于：弹性橡胶元件包括圆柱形橡胶元件，圆柱形弹性橡胶元件的参数评价目标函数公式如下：
4.根据权利要求2所述的一种基于遗传算法的弹性橡胶元件的优化设计方法，其特征在于：弹性橡...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱江，李未未，文志平，
申请(专利权)人：成都速易联芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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