【正文】 又進一步應(yīng)用有限元法處理了平面彈性問題，并提出了有限單元 (Finite Element)的名稱，這才使得有限元的理論和應(yīng)用都得到了迅速的發(fā)展，隨著有限元理論的發(fā)展及計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展，有限元法已經(jīng)可用于求解結(jié)構(gòu)力學(xué)、熱傳導(dǎo)、電磁場、流體力學(xué)、聲學(xué)等多問題，廣泛應(yīng)用于核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造，能源、汽車交通、軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學(xué)等 一般工業(yè)及科學(xué)研究的模擬分析。有限單元法的另一個重要特點是利用在多個單元內(nèi)假設(shè)的近似函數(shù)來分片地表示全求解域是待求的未知場函數(shù)，單元內(nèi)的近似函數(shù)通常由未知場函數(shù)或其在單元的 各個節(jié)點的數(shù)值和其插值函數(shù)來表達。如果單元是滿足要求的，近似解最后將收斂于精確解。而且對于不同性質(zhì)的材料，如各向同性、各向異性、枯彈性和粘塑性材料以及流體均能求解。 有限元法在工程結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用 到目前為止，人們己非常成功的用有限元法實現(xiàn)了各式各樣工程問題的計算。 有限元法和軟件發(fā)展特征 當(dāng)今國際上 FEM方法和軟件發(fā)展呈現(xiàn)出以下一 些趨勢特征 [4]： 構(gòu)化矩陣分析發(fā)展而來，逐步推廣到板、殼和實體等連續(xù)體固體力學(xué)分析，實踐證明這是一種非常有效的數(shù)值分析方法。這些軟件的共同特點是具有高效的非線性求解器以及豐富和實用的非線性材料庫。 本課題的研究內(nèi)容和意義 本課題是借助于 ANSYS 有限元分析軟件對承壓齒盤的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計研究。結(jié)果表明，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以提高安全性和經(jīng)濟性，并為工程上的機械零部件的優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù)。 ANSYS 軟件簡介 軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體，以有限元分析為基礎(chǔ)的大型通用軟件，已廣泛應(yīng)用于機械制造、石油化工、輕工、造船、航空航天、汽車交通、電子、土木工程、水利、鐵道、日用家電等一般工業(yè)及科學(xué)研究。 APDL 允許復(fù)雜的數(shù)據(jù)輸入，使用戶對任何設(shè)計或分析屬性有控制權(quán)，例如尺寸、材料、載荷、約束位置和網(wǎng)格密度等、擴展了傳統(tǒng)有限元分析范圍之外的能力，并擴充了更高級運算，包括靈敏度研究、零件參數(shù)化建模、設(shè)計修改及優(yōu)化設(shè)計 [8]。 ANSYS 的優(yōu)化方法及收斂準則 優(yōu)化模塊中有 2 種優(yōu)化方法：第 1種是通用的函數(shù)逼近優(yōu)化方法，其本質(zhì)采用最小二乘法逼近，求取一個函數(shù)面來擬合解空間，然后對該函數(shù)求極值。進行優(yōu)化計算，是一個不斷迭代的過程。假設(shè) jF 、 jX 和 1?jF 、 1?jX 分別為目標函數(shù)、設(shè)計變量第 j次迭代和第 j1 次迭代的結(jié)果 ( jX 為矢量 )， F和 X分別是當(dāng)前的最優(yōu)目標函數(shù)和相應(yīng)的設(shè)計變量值。比如說，若使用的是零階函數(shù)逼進優(yōu)化，可用命令設(shè)定最多循環(huán)多少次退出，當(dāng)不可行解連續(xù)出現(xiàn)多少次就認為優(yōu)化過程發(fā)散，強行退出等。 主要包括：①對應(yīng)力和位移排序、求極值，檢查應(yīng)力和位移是否超出規(guī)定值。 通過對大量分析數(shù)據(jù)所蘊含的工程含義實行判斷推理，評價新產(chǎn)品工作性能與合理性，提出新產(chǎn)品設(shè)計方面的改進建議，使定量信息升華為深 層次的定性信息。④改變外力。目前常用的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法有優(yōu)化準則法和數(shù)學(xué)規(guī)劃法及兩者結(jié)合的混合法等。如需要完整說明書和 設(shè)計 圖紙等 .請聯(lián)系 扣扣： 九七 一 九二 零八零零 另提供全套機械畢業(yè)設(shè)計下載！ 該論文已經(jīng)通過答辯 ANSYS 優(yōu)化設(shè)計的方法 和步驟 優(yōu)化方法 ANSYS 提供了兩種常用的優(yōu)化方法 [15]：零階方法的本質(zhì)是采用最小二乘法逼近，求取一個函數(shù)面來擬合解空間，然后再對該函數(shù)面求極值。 本科畢業(yè)論 8 ANSYS 優(yōu)化過程的步驟 1. 生成分析文件 (1)參數(shù)化建模：利用 ANSYS 軟件提供的參數(shù)化建模功能把將要參與優(yōu)化的數(shù)據(jù) (設(shè)計變量 DV)初始化，并構(gòu)建一個參數(shù)化分析模型，為以后軟件修正模型提供可能； (2)加載與求解：對結(jié)構(gòu)的參數(shù)化模型進行加載與求解； (3)進入 ANSYS 的后處理模塊，提取有限元分析結(jié)構(gòu)結(jié)果并賦值給狀態(tài)變量 SV(約束條件 )和目標函數(shù) OBJ(優(yōu)化目標 )。齒盤的右側(cè)承受均勻分布壓力 P 的作用，輪齒處承受約束 ,共 28 個輪齒，其基本尺寸已標于圖中，現(xiàn)要通過優(yōu)化設(shè)計確定在滿足給定強度條件下 B， H， H1 的尺寸大小。對簡化后的分析模型，采用四面體單元 SOLID92，自由網(wǎng)格劃分，生成的網(wǎng)格如圖 。 本科畢業(yè)論 12表 表示最優(yōu)組數(shù)據(jù) SET 1 SET 2 SET 3 SET 4 ? ?SVMPS a/1 ? ?SVMPS a/2 . ? ?SVUZ min/ ? ?DVH min/ ? ?DVH min1 / ? ?DVB min/ ? ?OBJWT kg/ 可行性 可行 可行 可行 可行 SET 5 SET 6 SET 7 SET 8 ? ?SVMPS a/1 ? ?SVMPS a/2 ? ?SVUZ min/ ? ?DVH min/ ? ?DVH min1 / ? ?DVB min/ ? ?OBJWT kg/ 可行性 可行 可行 可行 可行 SET 9 SET 10 *SET 11* SET 12 SET 13 ? ?SVMPS a/1 ? ?SVMPS a/2 ? ?SVUZ min/ ? ?DVH min/ ? ?DVH min1 / ? ?DVB min/ ? ?OBJWT kg/ 可行性 可行 可行 可行 可行 可行 本科畢業(yè)論 13目標函數(shù)收斂情況如圖 所示。設(shè)計時可取第 13 組數(shù)據(jù)作為最優(yōu)設(shè)計參數(shù)。 (2)采用有限元分析，與傳統(tǒng)的方法相比，提高了分 析精度與設(shè)計質(zhì)量。真正理解“理論聯(lián)系實踐又用于實踐”這句話的含義。 科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使產(chǎn)品的生產(chǎn)制造技術(shù)越來越先進。 這次設(shè)計不僅使我學(xué)會了如何使用工具書來解決課本上所不曾涉獵的內(nèi)容 ，而且還培養(yǎng)了我的獨立思考和團結(jié)協(xié)作的能力。本科畢業(yè)論 16 參考文獻 [1] 顧元憲 . 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的研究與應(yīng)用 [J].國際學(xué)術(shù)動態(tài) ,1991,18（ 6）， 8183. [2] 任重 . ANSYS 實用分析教程 [M].北京 :清華大學(xué)出版社 ,20xx [3] 龔曙光，謝桂蘭 . ANSYS 操作命令與參數(shù)化編程 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 ,20xx. [4] 倪正順，帥詞俊 . CAE 方法中的優(yōu)化技術(shù)及其應(yīng)用 [J].現(xiàn)代機械 ,20xx,(2),1618. [5] 王國強 . 實用 工程數(shù)值模擬技術(shù)及其在 ANSYS 上的實踐 [M].西安 :西北工大出版社 ,20xx. [6] 張樂樂，譚南林 . ANSYS 輔助分析應(yīng)用基礎(chǔ)教程 [M].北京：清華大學(xué)出版社 ,20xx. [7] 劉國慶，楊慶東 .ANSYS工程應(yīng)用教程 [M].北京：中國鐵道出社 ,20xx. [8] 許尚賢 . 機械設(shè)計中的有限元法 [M].上海：高教出版社 ,1999. [9] 徐燕申 . 機械動態(tài)設(shè)計 [M].北京：機械工業(yè)出版社 ,1991. [10] 郝文化 . [M].北京：清華大學(xué)出版社 ,20xx. [11] 鄒家祥 . 現(xiàn)代機械設(shè)計理論與方法 [M].北京 :科學(xué)出版社， 1987. [12] 孫菊芳 . 有限元法及其應(yīng)用仁 [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社， 1991. [13] K. J巴斯 . 工程分析中的有限元法 [M].北京 :機械工業(yè)出版社， 1991. [14] S. S勞爾 . 工程中的有限元法 [M]北京：北京科學(xué)出版社， 1991. [15] 杜平安，甘娥忠，于亞婷 . 有限元法 原理、建模及應(yīng)用 [M].北京 :國防工業(yè)出版社 ,20xx. [16] 趙經(jīng)文，王宏玉 . 結(jié)構(gòu)有限元分析「 M].北京 :科學(xué)出版社， 20xx. 本科畢業(yè)論 17 附 錄 基于 ANSYS的承壓齒盤結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計命令流 ： /FILNAM, the gear pressure plate /TITLE,Optimization of a gear pressure plate ！進入 PREP7 /PREP7 ! 初始化設(shè)計變量參數(shù) B=35 H=175 H1=35 ！ ！定義單元類型并建模 ET,1,SOLID92 MPTEMP, MPTEMP,1,25 MPDE,EX,1 MPDE,PRXY,1 MPDATA,EX,1, MPDATA,PRXY,1, MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1,7850 FLST,2,2,8 FITEM,2,0,0,0 FITEM,2,775,0,0 CIRCLE,P51X k,5,50,775+B, k,6,50,775+B, k,7,50,750, 本科畢業(yè)論 18 k,8,50,750, LSTR, 5, 6 LSTR, 6,