基于ANSYS的元结构选型与优化.pdf

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1、·信息技术·黄晓华。等·基于ANSYS的元结构选型与优化基于ANSYS的元结构选型与优化黄晓华，仇家强，刘奇，王可，张健(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：运用有限元理论和有限元分析软件ANSYS，针对传统的元结构选型方法中存在的备选元结构尺寸比例由经验确定、质量不统一等不足，提出了新的选型方法。建立备选元结构的参数化模型，并进行尺寸迭代优化。将优化元结构进行扩展，并分析扩展结构的动态特性。依据扩展结构动态性能的优劣来确定元结构的型式。对两种典型元结构的动态特性进行比较，验证了新方法的可行性。该方法使元结构的选型更准确。并完善了基于元结构的机床结构动

2、态优化的过程。关键词：有限元法；机床；元结构；选型；动态分析；结构优化中图分类号：TH113；TB115．1文献标志码：A文章编号：1671—5276(2014)05．0122—04ModelSelectionandOptimizationofUnitStructureBasedonANSYSHUANGXiao—hua，QIUJia—qiang，LIUQi，WANGKe，ZHANGJian(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)A

3、bstract：Duetothedefectsexistingintheprocessofselectingthemodelofunitstructurebyuseofthetraditionalwaysuchasdi—mensionalscaledeterminedwithexperience，diferentweightwitheachunitstructureetc．，andaccordingtofiniteelementtheoryandANSYSanalysis，thispaperproposesanewmethodwhichisusedtoovercomet

4、hedefects．Itsparametricmodelisestablishedanditsdimensionisoptimized，thedynamiccharacteristicsoftheextendedstructuresareanalyzed．Theoptimizedunitstructureischosenaccordingtothedynamicperformanceoftheextendedstructure．Thefeasibilityofthisnewmethodisverifiedbythecomparisonbe-tweentwoclassic

5、alunitstructures．Thismethodisusedtochoosetheunitstructureaccuratelyandimprovetheprocessofdynamicoptimizationofmachinetoolbasedonunitestructure．Keywords：finiteelementmethod；machinetool；unitstructure；modelselection；dynamicanalysis；structureoptimization解。最终可分解得一些拓扑结构变化不大、相对独立的0引言基本单元结构_l]。如

6、床身等结构件中“井”字形筋板形成的一系列立方体筋格元结构。通过改善元结构的拓扑现代机床正向高速、大功率、高精度的方向发展，随着形状和优化其尺寸比例。可有效提高结构件动态性能。加工精度和切削速度的不断提高，对机床动态特性提出了基于元结构的动态优化包含以下几个过程：提取元结构更高的要求。利用有限元方法研究机床动态性能已经成和框架结构一元结构动态优化一框架结构动态优化一为设计和优化机床结构的重要手段和发展趋势。基于元建立整体结构的变量化模型一选取设计变量进行结构结构的动态优化方法．分别从结构件内部结构和外部轮廓优化。进行优化，有效解决了复杂结构的优化问题。文献[1]提1．2元

7、结构选型方法出了基于元结构的优化方法，并用该方法对床身进行动态优化。文献『2]建立了元结构方法的理论模型，并证明了元结构的动态优化包含元结构的选型和尺寸优化两该方法的可行性。文献[3—5]运用该方法对机床结构进方面的内容．当需要改变元结构的拓扑形状时就涉及到元行了动态优化。本文针对传统元结构选型过程中，存在备结构的选型问题。常见的元结构选型流程如图1(a)，其选元结构局部尺寸完全由经验确定、质量不统一等问题，备选元结构尺寸完全由经验确定．可通过比较元结构单体提出新的选型方法．并通过两种典型元结构动态特性的分的动态特性来选定元结构型式。该选