家具用圆形纸管嵌套式夹芯板承载性能的多目标优化设计与分析

姜夏旺, 张诗浩, 俞明功, 孙德林

doi:10.13360/j.issn.2096-1359.202410029

林业工程学报 ›› 2025, Vol. 10 ›› Issue (05) : 55 -65. DOI: 10.13360/j.issn.2096-1359.202410029

家具用圆形纸管嵌套式夹芯板承载性能的多目标优化设计与分析

姜夏旺, 张诗浩, 俞明功, 孙德林

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摘要

本研究设计开发了一种家具用圆形纸管嵌套式夹芯板，采用响应曲面法(RSM)和非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化设计，有效提升了其综合承载性能。通过Box-Behnken设计RSM构建的二阶响应面方程，明确了纸管壁厚、内径和高度与各承载性能指标之间的复杂耦合效应和非线性特征，并借助NSGA-Ⅱ获得了各承载性能间折中平衡的帕累托最优解集。研究结果验证了该优化方法在提升纸管夹芯板承载性能方面的优越性和可靠性，同时揭示了结构参数对面外压缩强度、面内压缩强度及抗弯强度的非线性影响。通过优化设计，该新型圆形纸管嵌套式夹芯板展现了优良的综合承载性能和轻量化优势，为其在家具制造中的广泛应用奠定了坚实基础。这一研究不仅展示了新型材料设计的创新性，同时也证实了RSM结合NSGA-Ⅱ的多目标优化方法在复杂材料性能优化中的潜力。