机械产品设计中结构整合的运用

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1、今年,共有19所高校部分外国语专业可单独招生,这些单招的试点院校将按有关规定自行组织命题和单独考试,在全国统考前提前录取机械产品设计中结构整合的运用  1前言  在少数几个待选方案中进行比较分析,寻找最优方案的技术称为优化设计。与传统的机械产品设计相比,它既不需要参考通过估算、经验定义出的同类产品基本结构,与检查各性能指标是否满足设计要求。更不需要人工试凑类比与分析,这样可以大幅度的缩短设计周期。因此,优化设计是现代设计方法的重要内容之一。为了提高产品的竞争力,缩短开发周期,CAE以及优化方法已经频繁的引入

2、到产品的设计,生产的各个环节。特别是综合运用拓扑优化和尺寸优化可以协助设计员在设计全新产品时,即使没有参照物也能设计出满足要求的产品。  2结构优化的方法与分层  由研究对象、约束对象、变量、目标函数与最佳策略的要求不同,我们便可衍生出不同结构的优化方法。根据优化目标的深浅可将优化分为尺寸优化、形状优化、拓扑优化,三个不同层次的优化方法,它们的难度依次加大,与此同时它们收益也相应的提高。  尺寸优化  原有组件的结构形状与拓扑结构不变的同时,通过分析重组设计变量,进而寻找出最好的性能组合关系的优化方法。  

3、形状优化小语种自主招生的对象主要是外语教学质量较高的普通高中应届毕业生,考生被录取后,不得再报考其他高校,新生入学后也不得转入其他专业。今年,共有19所高校部分外国语专业可单独招生,这些单招的试点院校将按有关规定自行组织命题和单独考试,在全国统考前提前录取  保证设计域内拓扑关系不变,从而求得结构的边界,并且用这些边界组成的新结构能达到理想的几何形状,同时能表现出某种性能的最佳状态,这种方法称为形状优化设计。  拓扑优化  连续体结构拓扑优化和离散结构的拓扑优化组成结构拓扑优化。孔洞数目、形状分布的优化,结

4、构边界形状的优化均称为连续体结构拓扑优;确定各给定节点位置的最佳联结关系的优化,称为拓扑优化。  3结构优化设计的过程及一般步骤  目标函数  怎样减小变形和应力是机械设计中的最关心的因素,我们可定义其目标函数为极小化变形或应力。由此可以知道,依据设计中最关注的因素是我们来确定目标函数。  设计变量  设计变量是指参与结构优化设计的所有参数。在工程优化设计时,通常所用的设计变量有表征结构外型的几何参数和物理参数两大类。例如:板的长、宽、高尺寸,圆孔半径、材料的弹性模量、密度、屈服极限、安全系数等。  约束条

5、件  约束条件是指在迭代计算中,优化过程的设计变量要受到某些限制的条件。例如装配位置的限制条件,确保运动可能性的极值条件等,这些条件均可称为约束。小语种自主招生的对象主要是外语教学质量较高的普通高中应届毕业生,考生被录取后,不得再报考其他高校,新生入学后也不得转入其他专业。今年,共有19所高校部分外国语专业可单独招生,这些单招的试点院校将按有关规定自行组织命题和单独考试,在全国统考前提前录取  选择优化方法并分析评估  现在解决机械优化设计的方法很多,但一种普遍适用的有效方法却是少之又少。因为机械优化设计解

6、决的主要问题是约束的非线性规划问题,因此必须具体问题具体分析,从中选择优化方法,并对优化计算结果进行分析评估。  4产品设计的优化应用分析  支承结构拓扑优化的应用  在一个原本模糊的形状,底部不动,里面有受力圆孔的支承结构中,拓扑形状分别取不同材料减少率为60%,80%时所形成的模型。在优化过程中连续减重,材料减少率达80%时,能清晰加强筋的脉络。根据结构上的分杈可设计出带有加强筋的新概念模型。根据拓扑优化结果设计支撑结构的变形和应力分布。  拓扑优化分析  当前,优化分析功能是大多数有限元分析软件所具备

7、的。设计变量(DV)、状态变量(SV)和目标函数(OBJ),CAE优化模块均可定义,但它却只能设定一个目标函数,其它需要优化的目标只有通过定义状态变量的方式来实现。定义多个设计变量和状态变量在分析课题中比比皆是,设计变量也称自变量,通过改变设计变量的数值来取得优化结果,设计变量的函数有状态变量和目标函数。小语种自主招生的对象主要是外语教学质量较高的普通高中应届毕业生,考生被录取后,不得再报考其他高校,新生入学后也不得转入其他专业。今年,共有19所高校部分外国语专业可单独招生,这些单招的试点院校将按有关规定自

8、行组织命题和单独考试,在全国统考前提前录取  例如结构的长宽高尺寸,筋板厚度等定义为设计变量,结构变形和应力随设计变量的变化而变化,为设计变量的函数,可以定义为状态变量,使结构重量极小化定义为目标函数。设计变量,状态变量和目标函数组成优化变量。这些变量在多数的分析软件中,都是由用户定义的参数来指定。用户必须指出在参数集中的设计变量,状态变量和目标函数。满足所有给定的约束条件(设计变量的约束和状态变量的约束)的设计

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