基于等效静态载荷法的平面四杆机构的结构动态优化设计.pdf

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1、机械设计与制造第4期MachineryDesign&Manufacture2011年4月文章编号：1001"3997(2011)o4—0054—03基于等效静态载荷法的平面四杆机构的结构动态优化设计肖登红王俊元杜文华刘宏琴(中北大学机械工程与自动化学院，太原030051)Structuraldynamicoptimizationofaplanarfour-barlinkagebased013equivalentstaticloadmethod(ESLM)XIAODeng-hong，WANGJun—yuan，DUWen—hua，LIUHong—qin(SchoolofMec

2、hanicalEngineering＆Automation，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)【摘要】介绍并推导了等效静态载荷法(EsLM)，并将其应用于结构动态优化设计。通过Hyper-Works软件对平面四杆机构进行动力学分析，得到了最大动应力。运用等效静态载荷法(ESLM)，把动态栽荷转化为等效静态载荷，进而在HyperWorks中实现了平面四杆机构在动应力约束下的的形状优化设计。动态优化设计结果为四杆机构各杆件的形状设计提供了参考，体现出了基于等效静态载荷的形状优化方法在机械结构动态优化设计过程中具有重要的理论意

3、义和实际的应用价值。关键词：等效静态载荷法(ESLM)；结构动态优化设计；HyperWorks；形状优化【Abstract】ThetheoryofEquivalentStaticLoadMethod(ESLM)wasintroducedandderived，∞well∞appliedtostructuraldynamicoptimizationdesign．Throughdynamicanalysisoftheplanarfour—barlink—ageusingtheCommercial$oj~waresystemsofHyperWorks，themaximumdyna

4、micstressWaSobtained．Dy—namicloadsweretransformedintostaticloadswithESLM，thentheshapeoptimizationofplanarfour-bairlinkageWaSaccomplishedinHyperWorksenvironmentattheConstraintofstress．Theresultsofdynamicoptimization&signcanbeappliedtothefour-bo1"linkagedesign∞areference．whichreflectingthei

5、mpor—tanttheoreticalsignifvanceandpracticalapplicationvalueofshapeoptimizationbasedonESLMindy’_namicoptimizationdesignprocessofmechanicalstructures．Keywords：Equivalentstaticloadmethod(ESLM)；Structuraldynamicoptimization；HyperWorks；Shapeoptimization中图分类号：TH12文献标识码：A1引言HyperWorks为某公司的有限元结构分

6、析与优化软件，包括HyperMesh、OptiStruct、HyperGraph、M0“⋯View等多个功能模块。机械结构动态优化设计方法是近年来提出的一种新的优化HyperMesh是一个高性能的有限元前后处理器，可以通过它建立设计方法，是一项正在发展中的新技术，它涉及动态分析，结构优有限元模型、观察计算结果和进行数据分析；OptiStmct为结构分化技术，产品结构动力学理论，许多问题尚需进行深入广泛的研析和优化工具，内含有限元求解器；HyperGraph是一个强大的数究。在动态优化设计这一领域，虽然已有很多学者作了大量的研据分析和图表工具，能够处理复杂的数学表达式；Mo

7、tionView是究并取得了一定的进展，但是将其应用在工程实践中还有很大的通用动力学系统仿真及工程数据的前后处理器和可视化工具，结距离。目前仅仅是局限在小规模、单自由度的情况，对于大规模、构动态优化设计的实现是完全基于上述几个模块。多自由度的动态结构优化，由于理论的不完善性，以及计算时问2等效静态载荷法(ESLM)长等原因，还不能够在工程中应用。为了解决这一问题，韩国汉阳大学的GJ．Park博士于20世纪90年代，提出了等效静态载荷理论(EquivalentStaticLoadMethod(ESLM))fl,21，将动态载荷转