基于ANSYS Workbench龙门铣床横梁的多目标优化

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1、第37卷第O2期煤矿机械V0l-37No．O22016年O2月CoalMineMachineryFeb．2016doi：lO．13436／j．mkjx．201602027B=二问题探讨=]口基于ANSYSWorkbench龙门铣床横梁的多目标优化术任工昌，王晨。Kt川(陕西科技大学机电工程学院，西安710021)摘要：利用Solidworks软件进行三维建模，以ANSYSWorkbench有限元分析作为横梁优化分析平台。对龙门铣床横梁进行动静态有F~-JL分析。针对横梁的结构尺寸进行灵敏度分析．针对提高横梁固有频率和降低横粱质量为出发点。最终分析出影响横梁固有频率和质量较

2、大的3个尺寸．以此为基础进行多目标优化。结果表明：优化的结果提高了横梁部件的固有频率。比原基础上提高了1．8％。质量比原来基础上降低了2．3％，实现了横梁多个参数的优化．提高了铣床的加工精度。为龙门铣床横梁优化设计提供了新的方法关键词：ANSYSWorkbench；龙门铣床：横梁；多目标优化中图分类号：TH122；TG54文献标志码：A文章编号：1003—0794(2016)02—0065—03Multi-objectiveOptimizationDesignofGantryMillingMachineBeanBasedonANSYSWorkbenchRENGong--c

3、hang。WANGChen。TIANChuan(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，ShaanxiUniversityofScienceandTechnology，Xi’an710021，China)Abstract：UsingSolidworksmodeling，thefiniteelementanalysisisusedastheoptimizationplatformofthebeam．Dynamicandstaticelementanalysisofgantrymillingmachinewasdonebysof

4、twareWorkbench．Sensitivityanalysisonthestructuresizeofthebeam，forimprovethequalityofbeamnaturalfrequencyandreducethebeamasthestartingpoint．Ultimatelyaffectthebeamisanalyzedwiththenaturalfrequencyandqualityofthelargerthreedimensions，basedonmulti—objectiveoptimization．Theresultsshowthattheo

5、ptimizedresultsimprovethenaturalfrequenciesofthebeamparts，comparedtotheoriginalonthebasisofincreasedby1．8％．basedonthequalitythantheoriginalwasreducedby2．3％．theoptimizationoftheparametersofthebeamsisrealized，improvethemillingaccuracyofthemillingmachine．Itprovidesanewmethodforoptimizingthed

6、esignofthebeamsofmillingmachine．Keywords：ANSYSWorkbench；gantrymillingmachine；beam；muhi—objectiveoptimization1静力学分析有限元网格划分是进行有限元数值模拟分析至(1)横梁有限元模型的建立关重要的一步．它直接影响着后续数值计算分析结由于横梁结构内部有许多肋特征结构，内部特果的精确性。有限元计算只有网格的节点和单元参征复杂．Workbeneh在几何建模方面的功能不强大，与计算，在求解开始，对复杂的模型，采用自动网格并且建模复杂，因此用Solidworks软件建立出横梁划

7、分比较省时省力．Meshing平台会自动生成默认的三维模型。为了优化分析效率，在将实体模型导的网格．因形状不规则．程序自动产生的是四面体人有限元软件之前需进行适当的简化。为了在Workbench中识别参数．将Solidworks中需要优化网格网格划分后，得到模型节点数27148个，单元的参数前加DS一。如图1所示为导人Workbench后数14474。的几何模型(2)施加载荷载荷要根据实际的工况来进行施加。才会得出正确的结果。横梁处于中间位置的时候变形量最大．因此分析主轴箱在这个位置时候的受力。横梁2个导轨面受到滑枕、托板、主