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《基于ANSYS分析的悬臂梁结构优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、《机电技术》2006年第4期计算机技术应用基于ANSYS分析的悬臂梁结构优化设计1,12曾寿金,江吉彬,高诚辉(1福建工程学院机电及自动化工程系,福州3500142福州大学机械工程学院，福州350007)摘要：在对工程上常用的悬臂梁结构的设计中,利用大型有限元分析软件ANSYS8.0对该结构进行了优化分析,得到了最合理的结构形式和尺寸,在满足工程要求的情况下,节省了大量的工程材料。关键词：悬臂梁优化设计ANSYS有限元中图分类号：TH213文献标识码：A文章编号：1672-4801(2006)04-20-030引言命令流方式和GUI交互式,用户可
2、以根据习惯和对悬臂梁结构是工程上一种较为常用的结构,尤ANSYS操作命令的熟练程度来进行选择。一般的优其在机械设计、建筑设计中更是常见。悬臂梁结构化设计过程包括以下几个步骤。在实际的使用过程中，经常要承受各种集中载荷、数据库分布载荷、弯矩和扭矩的作用，在梁的任意一处都文件有可能产生较大的应力和变形，从而使得悬臂梁结输入存储构破坏或失效。在对悬臂梁结构设计的过程中，如执行循环文件何在规定的变形和应力的约束条件下进行形状优有限元模型执行数据库化，使得梁体积最小、材料最省是一个典型的结构分析执行文件优化设计数据库优化结优化设计问题。果输出工程上的优化问
3、题一般是采用数学规划理论文件存储输入并借助于计算机编程来实现,但是随着工程优化设计的应用愈来愈广,有些问题不能通过计算机编程优化数据文件来很好地解决。随着计算技术和计算方法的发展，复杂的工程问题可以采用离散化的数值计算技术图1优化数据流向示意图并借助计算机的到满足工程要求的数值解。目前，应用最广泛的数值模拟方法是有限元法。ANSYS作(1)生成循环所用的分析文件为最有效的有限元工程分析软件，具有强大的前后分析文件是ANSYS优化设计过程中的关键部处理及计算分析能力。本文就是利用ANSYS来实现分,ANSYS程序运用分析文件构造循环文件,进行对悬臂
4、梁结构的优化,使其得到最为合理的结构尺循环分析。构建分析文件的主要步骤如下:①初始寸,节省了大量的工程材料。化设计变量参数;②构建参数化模型(PREP7);③1基本原理定义载荷并求解(SOLU)；③提取状态变量数值优化设计由两个基本步骤组成：首先数学模型(POST1)。构建，即将实际的设计问题用数学表达式加以描(2)建立优化过程中的参数述；其次数学模型求解，即根据数学模型的特性,在建立了分析文件以后,就要在ANSYS数据库选择适当的优化计算方法及程序,通过计算机作为里建立与分析文件中变量相对应的参数,这样做的工具求得最佳设计解。目的是初始参数值可
5、以作为一阶方法的起点,而且ANSYS程序提供了两种优化的方法：零阶方法对于各种优化过程来说,在数据库中的参数可以在和一阶方法。零阶方法是一个很完善的处理方法,GUI下进行操作,便于定义优化变量。可以很有效地处理大多数的工程问题；一阶方法基(3)进入OPT,指定分析文件(OPT)于目标函数对设计变量的敏感程度,因此更加适合首次进入优化处理器时,ANSYS数据库中的所于精确的优化分析。对于这两种方法,ANSYS程序有参数自动作为设计序列1。这些参数值假定是一提供了一系列的“分析—评估—修正”的循环过程，个设计序列。在交互方式下,用户必须指定分析文即对
6、于初始设计进行分析,对分析结果就设计要求件名。这个文件用于生成优化循环文件进行评估,然后修正设计。这一循环过程重复进行,Jobname.LOOP。分析文件名无缺省值,因此必须指直到所有的设计要求都满足为止。除了这两种优化定一个分析文件名,否则将出错。方法,ANSYS程序还提供了一系列的优化工具以提(4)声明优化变量高优化过程的效率。声明优化变量就是指定哪些参数是设计变量,基于ANSYS优化工具箱进行优化设计时,数据流哪些参数是状态变量,哪个参数是目标函数。ANSYS向可用图1来表示。工具箱允许有不超过60个设计变量和不超过100个2优化设计的过程
7、与步骤状态变量,但允许有一个目标函数。ANSYS的优化设计可以有两种方法来实现,即(5)选择优化工具或优化方法优化方法是使目标函数在控制条件下达到最20计算机技术应用《机电技术》2006年第4期小值的计算方法。有两种方法是可用的:零阶方法环文件对用户是透明的,并在分析循环中使用。循（Sub-problem）和一阶方法(First-order)。除环在满足下列情况时终止:收敛、中断或分析完成。此之外,用户可以提供外部的优化算法替代ANSYS中断的原因可能是不收敛,但最大循环次数或是最本身的优化方法。使用其中任何一种方法之前,必大不合理解的数目达到了
8、。须先定义目标函数。优化工具是搜索和处理设计空(8)查看设计序列结果间的技术,因为求最小值不一定是优化的最终目标,在优化循环结束后,查看
