龙门铣床横梁结构静动态多目标优化设计研究.pdf

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1、分类号：前6Studyonstaticanddynamicmulti-objectiveoptimizationofgantrymachinebeamstructure王方成■:::_a*陕西理工学院学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，论文中不包含其他个人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得陕西理工学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名:年f月2曰陕西理工学院

2、学位论文使用授权声明本人同意研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属陕西理工学院。本人保证毕业离校后，发表本论文或使用本论文成果时署名单位仍为陕西理工学院。学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其它指定机构送交论文的电子版和纸质版；本人授权陕西理工学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在_____年解密后适用本授权书。2、不保密q/(请在以上相应方框内打“士）作者签名：4^6^年K月f曰分类号：TH16单位代码：10720密级：学号：1

3、208020119龙门铣床横梁结构静动态多目标优化设计研究Studyonstaticanddynamicmulti-objectiveoptimizationofgantrymachinebeamstructure论文作者：王方成指导教师、职称：赵知辛、讲师学科、专业名称：工科、机械制造及其自动化研究方向：机械强度分析及现代设计方法二〇一五年六月摘要龙门铣床的横梁结构特性直接影响着加工精度及工作稳定性，本文以某大型龙门铣床的横梁为研究对象，通过概念建模、灵敏度分析和基于响应面法的目标驱动尺寸优化等技术，对大型横梁的结构优化进行了研究。根据龙门铣

4、床的横梁属于薄壁结构这一特点，采用板壳单元对横梁结构建模，在方案设计时建立了三种结构形式的横梁。在方案比较中，应用有限元方法对三种横梁结构的静动态性能进行了仿真，通过对静载荷作用下横梁的变形和应力分布，以及三种横梁结构固有频率的分析比较，证实O型梁的静动态特性要优于其他两种结构形式。在建立横梁结构优化模型时，分析了结构质量、等效应力、三个方向的位移以及固有频率对横梁结构参数的灵敏度系数。为了提高优化效率，减小计算量和时间，最终确定横梁结构质量、Y方向最大位移和一阶固有频率为主要目标，采用灵敏度比值的方法筛选出有效的设计变量。在横梁结构静动态多目

5、标优化中，以减轻重量为目的，对有效设计变量进行了基于响应面法的目标驱动尺寸优化，求解出设计变量的最优值，并对优化后的横梁结构进行了验证和分析,实现了横梁结构的轻量化设计。本文的建模方法、研究过程和结论对于具薄壳特征的结构如车辆、船舶、飞机的优化设计具有一定的参考意义。关键词：龙门铣床；横梁；板壳理论；灵敏度；响应面法；结构优化AbstractThestructurecharacteristicsofmillingmachinebeamdirectlyaffectthemachiningprecisionandworkingstability.T

6、hestructuraloptimizationdesignoflargegantrymillingmachinebeamisstudiedbyconceptualmodeling,finiteelementanalysis,sensitivityanalysisandgoal-drivenoptimizationdesignmethodbasedonresponsesurface.Accordingtocharacteristicthatthebeamofgantrymillingmachinebelongstothin-walledstru

7、cture,theplateandshellunitisemployedinthebeamstructuremodeling.Intheschemedesign,threeformsofbeamsstructurehavebeensetup.Intheschemecomparisonprocess,thefiniteelementnumericalcalculationsimulatedisappliedtostudythestaticanddynamicpropertiesofbeamstructures.Thestaticcharacter

8、isticssuchasthemaximumdisplacements,equivalentstressdistributionmapsandthed