【正文】 HKMSH,39。我會以積極的心態(tài)去迎接今后生活工 作的一個個挑戰(zhàn)。 基于 ANSYS 的結構優(yōu)化設計在解決結構優(yōu)化問題時是有效的、實用的，是結構優(yōu)化設計實現(xiàn)方法的一個重要組成部分，尤其是在大型復雜結構的優(yōu)化問題上是具有其他算法無法替代的優(yōu)勢。 本次設計是利用 ANSYS 軟件對承壓齒盤進行優(yōu)化設計研究，是大學四年的一次具有綜合性質的設計。本科畢業(yè)論 15第四章 . 結束語 通過本次畢業(yè)設計，我認識了什么是 ANSYS 以及它的強大功能，學會了 ANSYS 的基本操作，進一步強化了優(yōu)化設計的內容。 結論 根據以上對承壓齒盤尺寸的優(yōu)化分析，可以得出如下結論： (1)承壓齒盤最優(yōu)尺寸為 mmH ? ， mmH ? ， mmB ? 。 圖 目標函數(shù) WT收斂過程示意圖 圖 約束條件 1S ， 2S 變化圖 本科畢業(yè)論 14由上圖承壓齒盤 WT 的變化曲線可以看出，優(yōu)化次數(shù)在第 6 次時優(yōu)化對象數(shù)據的值已基本穩(wěn)定。設置承壓齒盤的重量為目標函數(shù)，即該零件結構優(yōu)化數(shù)學模型為目標函數(shù)： ? ? min?xf ? ? ? ?1321 , HHBxxxX ?? （ 35） 狀態(tài)變量 MPS 2041 ? , MPS 4542 ? HUZ ? 設計變量 5030 ??B , 175140 ??H , 9055 1 ??H f(x)表示承壓齒盤的重量 WT。 開始 參數(shù)化建模 加載與求解 提取分析結果并賦值給變量 指定優(yōu)化分析文件 優(yōu)化參數(shù)評價 最優(yōu)，退出循環(huán) 非最優(yōu)，修正設計變量 收斂 不 收斂 本科畢業(yè)論 10 約束條件 B,H,H1 的變化范圍分別是： B ∈ (30,50)； H ∈ (140,175)； H1 ∈ (55,90)，它們的初值分別為： B=35mm， H=175mm， H1=35mm。 3. 根據已完成的優(yōu)化循環(huán)和當前優(yōu)化變量的狀態(tài)修正設計變量，重新投入循環(huán)。一階方法基于目標函數(shù)對設計變量的敏感程度，因此，更加適合于精確的優(yōu)化分析。其中 ,它的 APDL 語言為結構優(yōu)化設計的數(shù)值分析提供了一個很好的開發(fā)環(huán)境 [3],本文正是基于 APDL 語言，利用 AN2SYS 的優(yōu)化設計模塊編制用戶程序進行零部件的結構優(yōu)化設計 [14]。⑥調整約束極限，實現(xiàn)新產品的優(yōu)化設計。②補充與完善形狀。③動畫模擬結構變形過程。 后置處理主要對分析結果進行綜合歸納，并進行可視化處理。假設 ??? ? || 1jj XX 或 ??? || bj XX ，那么也認為設計變量的搜索已經趨于收斂，于是迭代停止。在實際優(yōu)化中，不可能也不必要做無限次迭代，只要達到給定的精度就應該終止計算并認為找到了最優(yōu)方案。另外一種優(yōu)化方法是針對第 1 種方法的缺陷改進的方法，叫梯度尋優(yōu)法。 從廣義上來說，優(yōu)化設計可用來解決任何工程問題，但是對于結構復雜、設計參數(shù)多、限制約束條件苛刻的構件，用傳統(tǒng)的設計方法一般很難達到設計要求，即使?jié)M足了設計要求，在結構、材料使用等方面也可能存在許多不合理的地方，使其綜合性能難以滿足要求。前處理模塊提供一個強大的實體建模及網格劃分工具，用戶可方便地構造有限元模型；分析計算模塊包括結構分析 (可進行線性分析 、非線性分析和高度非線性分析 )、流體動力學分析、電磁場分析、聲場分析、壓電 。本科畢業(yè)論 5 第二章 . ANSYS 優(yōu)化技術在零件結構設計中的應用 應用有限元方法進行優(yōu)化設計可以通過自行編制有限元程序或采用 通用的有限元分析軟件來進行 [6]。 通過利用有限元優(yōu)化分析功能對承壓齒盤結構進行優(yōu)化分析，證明用優(yōu)化分析功能實現(xiàn)結構優(yōu)化分析的可行性，從而為其它復雜結構的優(yōu)化分析提供了新的方法和依據。隨著數(shù)值分析方法的逐步完善，尤其是計算機運算速度的飛速發(fā)展，整個計算系統(tǒng)用于求解運算的時間越來越少，而數(shù)據準備和運算結果的表現(xiàn)問題卻日益突出。眾所周知，非線性的數(shù)值計算是很復雜的，它涉及到很多專門的數(shù)學問題和運算技巧，很難為一般 Z程技術人員所掌握。所有這些應 用都大大地為設計人員提高產品設計質量、為人類提供優(yōu)秀產品，加快新產品研制步伐，節(jié)約人工與材料，起到不可估量的作用，由此產生或帶來了巨大的社會與經濟效益。有限元法也有不足之處，例如對一特殊問題只能求得一個具體的數(shù)值結果，不能得到不同參數(shù)變化時系統(tǒng)的反饋 :而且構造一個對真實問題盡可能逼近的有限元建模經驗和對實際問題和準確判斷。與試驗驗證相比，有限元應力分析更容易和更準確地得到諸 如應力分布、應力水平、屈服區(qū)域等：同時有限元方法可以計算出構件內部的應力 (這對試驗方式來說非常困難 )，人們可以按照某一點、某一條直線或某一平面進行強度評定，使得結構的設計和改進具有針對性，達到既本科畢業(yè)論 3安全又經濟的目的。求解出這些未知量，就可以通過插值函數(shù)計算出各個單元內場函數(shù)的近似值，從而得到整個求解域上的近似解。有限單元法的基本思想是將連續(xù)的求解域離散為一組有限數(shù)量，且按一定方式聯(lián)結在一起的單元的組合體。但由于當時計算條件的限制，這種方法并沒有受到足夠重視?，F(xiàn)在，對于材料性質和邊界條件復雜的問題，工程師可以依靠數(shù)值方法給出近似的、較令人滿意的答案。 40多年來，有限元法的應用已由彈性力學平面問題擴展到空間問題、板殼問題、由靜力平衡問題擴展到穩(wěn)定性問題、動力問題和波動問題，分析的對象從彈性材料擴展到粘彈性、粘塑性和復合材 料等，從固體力學擴展到流體力學、傳熱學、電磁學等領域 [1]。 工程計算中，由于傳統(tǒng)的計算方法不僅經常因人為運算疏忽造成錯誤，而且在 模型處理上將幾何結構及邊界條件等過于簡化，使得計算結果往往與實際不符，因此缺乏參考價值。所謂“最優(yōu)設計”，指的是一種方案可以滿足所有的設計要求，而且所需的支出最小。 ANSYS 系統(tǒng)是第一個通過 IS09(O1 質量認證的大型工程分析類有限元軟件，在機械、土木和航空航天等領域有著廣泛和良好的應用基礎。 關鍵詞 ： 優(yōu)化設計 ANSYS 齒盤 目標函數(shù)本科畢業(yè)論 II ABSTRACT Optimization design has been the field paratively paid close attention to in the province of engineering all the time. It is based on the most mathematical theory of the optimization。如何找到一組最合適的設計變量，在允許的范圍內，能使所設計的產品結構最合理、性能最好、質量最高、成本最低（即技術經濟指標最佳）， 有市場競爭能力，同時設計的時間又不要太長，這就是優(yōu)化設計所要解決的問題。目 錄 中文摘要 ..................................................................................................................................... I 英文摘要 .................................................................................................................................... II 第一章 . 前言 ............................................................................................................................. 1 有限元法的提出和應用 ............................................................................................... 1 有限元技術的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀 ................................................................................... 2 結構分析中的有限元法 ..................................................................................... 2 有限元法在工程結構分析中的應用 ................................................................ 3 有限元法和軟件發(fā)展特 征 ................................................................................ 3 本課題的研究內容和意義 .......................................................................................... 4 第二章 . ANSYS 優(yōu)化技術在零件結構設計中的應用 ............................................................ 5 引言 ............................................................................................................................... 5 ANSYS 軟件簡介 .............................................................................................