基于智能演化算法的化工压力容器开孔结构优化设计研究

潘玉静

（山东齐鲁石化工程有限公司，山东 青岛 266500）

摘  要：针对化工压力客器开孔结构设计中存在应力集中与结构安全性问题，探索智能演化算法在优化设计中的应用效果。采用多目标遗传算法与粒子群优化算法相结合的混合演化算法,建立压力客器开孔结构的多目标优化模型，以开孔直径与位置、数量为设计变量，以应力分布均匀性、材料利用率与安全系数为优化目标，通过有限元分析验证优化结果，并与传统设计方法进行对比，智能演化算法优化后的开孔结构最大应力降低了23.7%，材料利用率提高了18.5%，安全系数提升了15.2%。智能演化算法能够有效优化化工压力容器开孔结构设计，显著改善应力分布提高结构安全性与经济性。

关键词：智能演化算法;压力客器;开孔结构;优化设计;多目标优化

0 引言

化工压力容器作为石油化工行业的核心设备，其结构安全性直接关系到生产安全以及经济效益。开孔结构作为压力容器的重要组成部分，承担着连接管道安装附件等功能，但同时也是应力集中的敏感区域。

传统的开孔设计主要依赖经验公式与标准规范，往往难以达到最优化效果，随着计算机技术的发展智能演化算法因其全局搜索能力强，适用性广等优势，在工程优化领域得到广泛应用。遗传算法与粒子群算法等演化算法能够处理复杂的多目标优化问题，为压力容器开孔结构的优化设计提供了新的技术途径。探索智能演化算法在化工压力容器开孔结构优化中的应用，对提高设备安全性降低制造成本具有重要意义。

1 研究方法

1.1智能演化算法理论基础

多目标遗传算法采用非支配排序与拥挤距离机制进行种群进化，其适应度函数可表示为式(1)。

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