基于MATLAB的机械优化设计.pdf

《基于MATLAB的机械优化设计.pdf》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、信息技术ITWORLD基于MATLAB的机械优化设计空军一航院　孙启顺　许　松随着现代科学技术的发展与机械设计水平的不断提高，人们此，本问题优化设计的目标函数为：对机械工程结构性能的要求越来越高，传统设计明显难以满足越来minF(X)=Cn=nd=x1x2。（1）越高的要求，所以在设计中出现了很多新的方法替代了原来的设强度约束条件。为了保证安全可靠地工作，螺栓组联结必须计，这种不断改良的方法一般称为优化设计。MATLAB是由美国满足强度条件：Mathworks公司开发的在各种场合均可运用的软件，其功

2、能可以分为科学计算、数据可视化和程序设计等几种，所以在很多领域都得（2）到了应用。通过采用MATLAB优化工具箱对机械进行优化设计，不。仅编程简单、参数设置方便，而且可以提高工作效率。本文，笔者密封约束条件。为了保证密封安全，螺栓间距应小于10d，所通过实例分析，详细探讨MATLAB在机械优化设计中的应用。通常以，密封约束条件为：来说，MATLAB由主包、组件以及功能各异的工具箱组成。一、MATLAB优化工具箱的应用。（3）在机械设计中，推导理论公式或者经过实验统计得到的大量离散数据，会产生大量的数

3、表和线图。这就需要对此进行公式化处边界约束条件：，。（4）理，再经过计算机进行大量的计算得到最终结果。MATLAB可辅助实现数值分析、矩阵运算、信号处理、图形显示、动态系统仿真和3.建立数学模型。最优化设计等功能，其内嵌的优化工具箱具体可实现的功能包括以由上文可知，该问题的数学模型的表示方法如表1所示。下几点。表1　题目的数学模型表示1.求解无约束条件非线性极小值；求解约束条件下非线性极小设计变量值，包括目标逼近问题、极大、极小值问题和半无限极小值问题。目标函数minF(X)=x1x22.求解二次规

4、划和线性规划问题。3.非线性最小二乘逼近和曲线拟合。约束条件（i=1,2,3,4,5）4.非线性系统的方程求解。5.约束条件下的线性最小二乘优化。采用Matlab进行优化函数编写，并进行求解，其M文件为：6.求解复杂结构的大规模优化问题。function[c,ceq]=mynas(x)二、采用MATLAB的具体机械优化设计c(1)=146192/(x(1)*x(2)^2)-106;%非线性不等式约束如图1所示，在压力容器螺栓组连接中，已知D1=400mm，c(2)=400*pi/x(1)-10*x(

5、2);D2=250mm，缸内工作压力为p=1.5MPa，螺栓材料为35号钢，c(3)=-400*pi/x(1)+5*x(2);σs=320Mpa,安全系数S=3,取残余预紧力Q’p=1.6F，采用铜皮石棉密ceq=[];%非线性等式约束封垫片，求螺栓的个数n和螺栓的直径d。运行结果如下:x=11.449910.9751val=125.6637所以，该问题优化结果为：n=11.4499,d=10.9751，目标函数最小值：minF(X)=125.6637。根据实际问题的意义取整、标准化：n=12,d=

6、12。由此例可以看出，与其他编程语言相比，Matlab语言可以简化编程。三、结论通过应用MATLAB优化工具箱进行机械优化设计，不仅编程图1　压力容器受力简单、参数设置方便，而且可以提高工作效率，大大增强机械优化1.设计问题分析。从经济方面看，需要的螺栓越小越少越好，设计的能力，保证产品尽快投放市场。但这会导致连接的强度和密封性降低，不利于机械安全、稳定工作。从安全稳定的角度看，螺栓越大越多越好，但是这样既不经济，又会导致操作不便。因此，需要综合考虑经济和安全稳定工作2个方面。2.目标函数的约束条件

7、。采用螺栓的个数n和直径d(mm)作为设计变量，以螺栓组联结经济成本Cn最小作为目标，在螺栓的长度、材料和加工条件确定时，使螺栓的总成本与nd值成正比，因38河南科技2011.03下