贯入器头锥外形优化设计

简介

贯入器的头锥起着穿入土壤的作用,是贯入器的重要工作组件,其外部形状决定穿入过程中的阻力大小,阻力越小贯入器单次冲击的穿入深度越深。为了获得最优的头锥外形,提出利用三次样条插值法,以坐标为变量,建立可表示任意形状头锥的曲线方程,获得任意曲线头锥与土壤作用力大小的微分方程。以头锥所受的阻力最小为优化目标,利用遗传算法求得组成最优头锥的曲线坐标值,确定具体的头锥曲线形状。利用离散元仿真软件对比相同基本尺寸下的不同形状头锥所受阻力的大小,分析结果表明构件的最优头锥外形在贯入土壤的过程中所受到的平均阻力最小,验证了优化结果的正确性。