基于ANSYS的某种新型导轨滑块的拓扑优化.pdf

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1、机械工程师MECHANICALENGINEER基于ANSYS的某种新型导轨滑块的拓扑优化刘继鹏，胡莲君，姜少伟(四川理工学院机械工程学院，四川自贡643000)摘要：滑块是这种新型滚动直线导轨重要运动部件，起到导向的作用，对机床的运动精度和加工精度有非常重要的影响。使用SolidWorks软件建立滑块的三维模型，导A．ANSYS软件中，对英进行静力学分析，得到优化前的静态特性。然后对其进行拓扑优化，根据概念设计图对滑块进行修改，将修改后的模型重新导入ANSYS中进行静力学分析得到新的静态特性。然后对优化前后的数据进行对比分析。文中的优化是在滑块满足机

2、床使用要求的情况下，尽量节省材料成本，使滑块运动更轻便高效，进而提高运动精度。关键词：ANSYS；滑块；静力学分析：拓扑优化中图分类号：TG595．1文献标志码：A文章编号：1002—2333(2016)08—0027—03TopologyOptimizationofaNewTypeGuideRailSlidingBlockBasedonANSYSLIUJipeng，HULianjun，JIANGShaowei(SchoolofMechanicalEngineering，SichuanUniversityofScience＆Engineering，Z

3、igong643000，China)Abstract：Theslidingblockisanimportantguidingpartofthenewrollinglinearguiderail，andaffectsthemovementaccuracyandmachiningaccuracyofthemachinet001．SolidWorkssoftwareisusedtoestablishthethree—dimensionalmodeloftheslider,andimportitintotheANSYSsoftware．Thestatican

4、alysisofthemodeliscarriedouttoobtainthestaticcharacteristicsbeforeoptimization．Thenthetopologyoptimizationiscarriedout，andtheslidingblockismodifiedaccordingtotheconceptualdesign，andthemodifiedmodelisreintroducedintoANSYSforstaticanalysis．Thentheoptimizeddataandtheprimarydataare

5、comparedandanalyzed．Theoptimizationoftheslidercanmeettheoperationalrequirementsofmachinetool，andcansavematerialcostsasfaraspossible．Theoptimizedslidermovementismoreportableandefficient，andthusimprovestheaccuracyofmotion．Keywords：ANSYS；slidingblock；staticanalysis；topologyoptimiz

6、ation0引言连续体结构的拓扑优化设计是继结构尺寸和形状优化后，在结构优化方面具有研究意义的优化方向，它是比尺寸优化和形状优化更高层次的优化方式，也是结构优化中最为复杂的优化方法，处于结构的概念设计阶段，是其他后续优化的基础111。在最初的设计阶段需要确定结构的最佳方案。拓扑优化的目的是寻求结构刚度在设计空间的最佳分布方式，或者是优化结构性能和对结构进行减重设计12]。拓扑优化的特点是：设计变量多，计算规模大，目标函数和约束函数一般为设计变量的非线性、非单调函数。去除优化过程中出现的数值不稳定现象，一般采用优化网址：wwwjxgcs．corn电邮．

7、hrbengineer@163．corn2016年第8期；27机械工程师MECHANICALENGINEER结果的提取和重构来实现f3J。随着拓扑优化理论的不断发展，拓扑优化在很多方面都得到了很好的应用，在航空和汽车领域，主要是通过拓扑优化得到结构的最初拓扑形式，并在此基础上进行相关的后续优化。解决的问题范围主要是线弹性静力学问题、动力学优化和复杂的非线性问题等[41。在ANSYS中，拓扑优化主要分为六个步骤：首先定义需要求解的结构问题，然后根据结构类型选择合适的优化单元类型，设定优化和不进行优化的区域，定义载荷步或者需要提取的频率，对优化过程进行定

8、义和控制之后，最后进行计算并查看结果。1建立三维模型和网格划分，．J使用SolidWorks建立滑块三维模型