精密卧式加工中心立柱的结构优化设计

立柱是数控机床极为重要的功能部件,其动静刚度将严重影响机床加工精度。以精密卧式加工中心立柱为研究对象,利用有限元技术分析其动态特性,锁定结构薄弱环节,以此为基础,通过灵敏度法分析立柱壁厚、筋板高度以及厚度结构尺寸对立柱动态特性的影响,并研究了立柱内部筋板布局形式变化对立柱动态特性的影响,最终给出该型机床立柱结构改进建议,研究成果可在一定程度上提升机床整机动静态性能。     

基于Ansys的立柱有限元分析与结构优化设计

分别利用Pro/Engineer和Ansys软件对立柱进三维实体建模与模态分析,通过结构分析和优化设计,得到了立柱的模态分析结果。选择立柱相对位移量及其低阶固有频率为研究对象,并设计对比了两种筋连板优化布局方法,确定了使用米字型筋连板立柱结构。提高了立柱的低阶固有频率,避免了高速加工时共振的产生降低加工精度的现象,取得了提高加工精度,立柱的强度和刚度的效果。为结构的合理设计与改造提供了可靠的理论依据。     

立式车床立柱结构优化设计

采用科学计算和实际经验相结合的方法,类比同类车床立柱的结构,并依据有限元分析的数据,对该立柱结构进行优化。针对FWL-8立式车床立柱提出了三个减重方案。通过对立式车床立柱的有限元分析和结构优化,减轻了车床立柱的重量,节省了工程材料,立柱的强度、刚度和固有频率等指标能满住实际工作的需要,为同类型机床的设计生产提供了更多的理论依据。     

象鼻式铣齿机立柱的优化设计

机床结构刚度的提高有助于提升机床加工精度及改善机床的动力学性能。基于结构仿生学,利用拓扑原理对象鼻式铣齿机立柱内部的筋板结构进行优化设计。对原型及改进后的立柱进行了静力、模态分析。结果表明,改进后的立柱质量减轻,刚度性能及力学性能得到明显提高。     

基于相对密度机床立柱结构的动力学拓扑优化

构造了基于相对密度法的连续体结构动力学拓扑优化设计数学模型,以结构的相对密度为设计变量,结构基频最大化为目标函数,满足结构工况和相对体积比为约束条件,采用启发式优化准则法进行迭代求解;基于该方法和等效质量块对机床立柱结构进行了动力学拓扑优化设计,再对优化后整机进行了动力学仿真.仿真结果表明,该优化设计模型可大大提高机床整机的动、静态特性,同时也验证了所提出的设计模型及优化准则的合理性和有效性.     

基于粒子群优化算法的某型发控盒结构优化设计

在对某型发射装置样机的试验过程中发现,其发控盒结构具有在保证刚强度的前提下进一步进行减重的必要,针对这一问题,对发控盒结构有限元模型进行参数化建模,采用改进的多元高阶响应面设计试验方案,建立关于设计变量的优化目标和约束条件的响应面函数,将隐式函数转化为显式函数,而后运用粒子群优化方法进行优化。结果表明,优化后的结构具有良好的动力学性能,质量减少了17.6%,验证了该优化方法的高效性、可行性。     

基于Isight的塔架门框结构的优化设计

在多学科优化集成软件Isight环境中,综合应用Pro/E参数化建模功能、Abaqus有限元分析功能,建立一种面向塔架门框的CAD/CAE集成优化设计的框架。首先建立门框的参数化几何模型,其次建立有限元分析模型并提交求解。应用试验设计DOE(Design of Experiments)中的最优LHD(Latin Hypercube Design)算法分析门框几何参数因子与应力间的交互效应、相关性。采用模拟退火ASA(Adaptive Simulated Annealing)全局优化算法开展门框的静强度优化设计,以整段塔架的重量最轻为目标,得到满足门框强度设计的最优解。为塔架门框的强度优化设计提供一种科学的设计方法。     

数控机床立柱结构有限元分析与优化设计研究

立柱是机床基本的零部件之一,其静动态特性对机床整机的性能有很大影响。为保证机床的静动态特性及工件的加工精度,运用SolidWorks三维软件和Ansysworkbench有限元分析软件时立柱进行了静力学分析和模态分析。根据仿真分析结果,针对立柱的薄弱环节进行相应的结构改进优化,并对改进后的立柱进行静动特性分析。仿真结果表明：改进后立柱的变形量减少了7．6％,一阶模态频率提高了27．4％,同时质量减小了26kg,静动态特性得到了明显提高。为数控机床静动态性能的提高提供了理论依据。     

下顶式压力机立柱的优化设计

以铜自动包装生产线致密工位中下顶式压力机为研究对象,运用ANSYS参数设计语言APDL进行建模,根据在偏斜载荷作用下立柱出现摆动的最大值,采用一阶法以压力机立柱半径为设计变量进行优化,从结果判断出符合使用范围的最优解,为该压力机的设计提供了理论依据。     

基于Isight的联合循环优化设计系统

给出基于Isight的联合循环优化设计系统的构建方法,以及系统中最为重要的实现自动优化的宏调用算法,并给出了该系统进行联合循环优化分析的若干方法.该优化设计系统使用方便灵活,可以大大加快联合循环最优技术方案的确定.     

基于iSIGHT平台的密封壳体结构优化设计

基于i SIGHT多学科优化平台集成有限元分析软件Abaqus,针对密封壳体结构形状进行优化,将子模型技术、整体-局部优化策略、混合迭代优化算法以及样条曲线的参数化方法应用于密封壳体结构的优化中,大大的降低了单次求解时间,提高了整个优化流程的效率。优化后结构不仅减少了材料用量,而且对局部的应力集中有了明显改善,并通过试验对优化减重结果进行了验证,方法成功解决了给定重量指标下密封壳体结构所面临的强度问题,为日后大型航天器密封壳体结构设计提供了可参考的技术路线。     

基于模糊可靠度的深海高压密封舱优化设计

为了减轻深海高压密封舱的重量,提出基于模糊可靠度的优化设计方法.该方法采用最小强度和最大工作应力模糊可靠度计算理论, 以密封舱的可靠度为1和最小壁厚为优化设计目标,通过有限元计算求取密封舱工作时最大应力隶属函数曲线的分布参数,根据材料的变异特性求取密封舱最小强度隶属函数曲线的分布参数.理论计算和实验结果表明,采用该方法可以有效减轻密封舱的重量.     

基于Matlab的风机叶片气动外形的设计及优化

风机叶片的气动特性直接影响机组效率,运用Wilson算法对20 kW的风机叶片进行气动外形参数的计算,应用Matlab软件的非线性约束最优化函数fmincon对叶片各叶素的弦长和扭角进行优化迭代计算和四次多项式拟合,将叶根处的弦长和扭角进行插值计算,对叶片各叶素的弦长和扭角进行优化和修正。通过一个实例验证叶片气动参数优化的正确性,提高叶片设计的精度和效率。并将所设计的叶片应用于实际生产中,取得良好的经济效率。     

基于Ansys的推土机平衡梁有限元分析与结构改进研究

介绍国内推土机平衡梁现状,对比焊接式和铸钢件平衡梁的优缺点和制造工艺,对平衡梁的作业工况及受力进行了研究。应用Pro/E和Ansys对焊接式平衡梁进行三维建模和有限元分析。基于分析及现状重新设计,得到了铸钢件平衡梁,并进行模型建立和有限元分析。基于结果对结构优化设计,得到新结构平衡梁,建立模型并进行有限元分析和静强度校核。得到了最优的平衡梁结构。对平衡梁进行静载应力实验,实验结果与有限元分析结果相吻合,证实分析结果是准确的。将三种结构平衡梁多个项目进行对比,对比结果为类似结构产品的开发提供了思路和依据。     

舱体保持架分析及优化

基于NX Nastran软件以及舱体保持架的结构特点,采用梁、板、实体、质量点等多种单元创建该构件的有限元模型。使用该模型计算出通信舱保持架的变形量及最大应力,并结合实验从变形的角度验证了模型计算精度。基于仿真结果寻找出刚度较小的框架部位及应力集中点,进行结构优化并分析验证,结果表明,改进后的框架结构刚度、强度显著提高。这种多单元混合建模的方式可广泛应用于大型结构件的设计、优化等工作中,对结构方案的制定及改进提供指导依据。     

基于损伤容限设计思想的连接耳片多目标优化设计

飞机结构中连接耳片数量众多,在满足耳片使用寿命前提下,降低其重量对飞机减重具有重要意义.文中以连接直耳片的最小重量和最大裂纹扩展寿命同时作为优化目标,利用遗传算法分别对有、无干涉衬套直耳片进行多目标优化设计,以使耳片在满足裂纹扩展寿命要求的前提下重量最轻.给出不同目标权重下的最优结果曲线,为工程中基于损伤容限设计思想的连接耳片设计提供参考.     

基于容许安全系数的飞机结构静强度可靠性设计

在分析安全系数法设计思想和介绍常用安全系数的基础上,给出飞机结构静强度设计的容许安全系数定义和表达式,并建立容许安全系数与结构可靠度的关系.借助该关系实现给定容许安全系数下设计结构的静强度可靠性评定和给定静强度可靠性设计要求下对应容许安全系数的计算.使结构静强度设计实现从常规的确定性安全系数法设计向可靠性设计的过渡要求,又能保持传统的安全系数法的简单易用性.最后给出设计示例验证.     

基于粒子群算法的后桥可靠性稳健优化设计

为提高车辆零部件的安全性和稳健性,应用可靠性稳健优化设计理论和多目标决策方法,将车辆后桥的可靠性稳健优化设计转化为多目标优化问题.通过模糊多目标粒子群算法求出所有满足约束性条件的pareto解集,结合实际情况,依据pareto解集确定零部件的设计规格.实验表明,所提方法能迅速有效地获得可靠性稳健设计的信息.     

基于改进遗传算法的掘进机截割机构的多目标优化设计

掘进机截割机构的综合性能是由截割粉尘、截齿消耗量、截割比能耗、载荷波动及生产率决定的,基于改进的遗传算法,将截割机构的结构参数和运动参数作为设计变量,对截割机构的综合性能进行多目标优化设计。优化结果表明,掘进机截割粉尘、截齿消耗量、截割比能耗和载荷波动都相应有所下降,且生产率有着明显提高,有效地提升了掘进机的整机性能,符合了当今及未来掘进机的发展趋势。