参数灵敏度分析技术在设计制造中的应用(ansys)

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1、参数灵敏度分析技术在设计制造中的应用李初晔王海涛马岩（北京航空制造工程研究所北京100024）[摘要]通过对参数灵敏度分析提出形质灵敏度、频质灵敏度新概念，大量工程结构分析表明采用形质灵敏度用于结构性能优化更有效率，导出若已知目标控制量可得到变量允许改变量，对产品变型设计、零件公差设计、产品装配调试具有指导意义。针对机械压力机精度调试过程对参数灵敏度应用方法进行说明，通过对比压力机左右不同步偏差与参数灵敏度曲线，快速发现问题所在，经过修正后压力机精度得到很大提高。[关键词]灵敏度；形质灵敏度；频质灵敏度；同

2、步AnalysisandApplicationofTechnologyintheDesignandManufactureofParameterSensitivityLIChuye，WangHaitao，Mayan（BeijingAeronauticalManufacturingTechnologyResearchInstitute，Beijing100024）[Abstract]Throughtheanalysisofparametersensitivityofthenewconceptofqualitys

3、ensitivity,analysisshowsthatthemorphologicalstructuresensitivityforperformanceoptimizationmoreefficientlargeengineeringstructure,exportcontrolobjectivescanbeobtainediftheknownvariablesareallowedtochangethequantity,ofproductvariantdesign,parttolerancedesign

4、,productassemblydebugginghasguidingsignificance.Accordingtothemechanicalprecisionofpressdebuggingprocessdescriptionofparametersensitivitymethod,bycomparingthepressaboutnotsynchronouserrorandparametersensitivitycurve,quicklyfoundtheproblem,therevisedpresspr

5、ecisionhasbeenimproved.[Keyword]Sensitivity;Morphometricsensitivity;Frequencymasssensitivity;Synchronization.1前言结构优化技术能综合处理并最大限度满足从不同角度提出的技术指标，实现减轻结构重量、保证结构刚度、降低应力水平、提高产品可靠性等多方面目标，CAE方法作为能缩短产品开发周期的有力工具，被越来越频繁地引入了产品的设计与生产的各个环节，以提高产品的竞争能力。然而长期以来，机械设计工作者一直沿用经

6、验类比的设计方法，这种传统设计方法的设计过程可以概括为“设计—分析—再设计”。这是一个人工试凑与类比分析的过程，不仅需要花费较多的设计时间，增长设计周期，而且只限于在少数几个候选方案中进行分析比较。随着有限元法、计算机辅助设计理论与方法的发展及与优化设计方法的结合应用，使整个工程设计过程逐步走向自动化、集成化、智能化。优化技术经过100多年的发展逐步趋于完善，特别是尺寸优化和形状优化技术通过与有限元分析相结合，在工程设计的各个领域都取得了令人瞩目的进展。工程结构中最常见到的一类优化问题是：在保证函数1数值不

7、变的前提下，通过参数优化使函数2取得极值。通过长期以来对这类问题的优化进行的分析和研究积累，借助ANSYS/APDL应用平台，提出并在数控机床分析中采用一种基于参数灵敏度的振荡优化方法，通过控制结构质量上下波动，在变形极小化目标控制下使结构参数不断发生变化，最终产生重量不变性能更优的新结构，通过与有限元分析软件结合，这一过程很容易通过程序实现，而且能够快速收敛。以形质灵敏度（变形灵敏度与质量灵敏度之比）和频质灵敏度（频率灵敏度与质量灵敏度之比）作为优化过程中变量增减幅度的判断标尺，提高了优化计算的效率。12

8、变量对结构性能的灵敏度分析对于多元函数Sf(x,x...x)，任意一组变量增量dx1，dx2„dxn引起的函数改变量dS可12n以表达为：nffff(1)dSx1dx1x2dx2......xndxnxidxii1f/x为变量xi的偏导数，称为变量xi对函数f(x,x...x)的灵敏度，记为。如i12ni果要分析某一变量对函数S的影响，如xk，将其余的变量固定，因此上式中除了d