【正文】 ty, lowest cost (that is, the best technoeconomic indicators), there is a market petitiveness and at the same time design and not a very long time. This is the optimization of the design problem to be solved. In this paper, examples of the gear pressure plate structure introduced in ANSYS to optimize the design to achieve the basic principles and major steps. The result indicates that the rational optimization design can improve the security and economy, and information is provided for improving design of all kinds of machinery parts.With ANSYS finite element optimized analysis function, the structure of pressured dentate disc has been optimized, which proves the feasibility by means of ANSYS optimized analysis. Thus supply new method and foundation for the others plicated structure.Key words: optimization design ANSYS gear pressure plate objective function 第一章. 前言現(xiàn)代企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)正轉(zhuǎn)向?qū)ふ液蛻?yīng)用高速、高效和智能化的工程分析手段，以提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)能力，提高產(chǎn)品性能、質(zhì)量和使用壽命，縮短產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間，降低成本，增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。本文正是利用ANSYS的優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊編制用戶(hù)程序進(jìn)行零部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。一個(gè)合理的設(shè)計(jì)是指滿(mǎn)足所給的約束條件（設(shè)計(jì)變量約束和狀態(tài)變量約束）的設(shè)計(jì)。有限元法正是基于工程的實(shí)際需要而產(chǎn)生的。經(jīng)過(guò)40多年的發(fā)展，不僅是各種不同的有限元方法形態(tài)相當(dāng)豐富，理論基礎(chǔ)相當(dāng)完善，而且已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一批使用有效的通用和專(zhuān)用有限元軟件，應(yīng)用這些軟件已經(jīng)成功地解決了機(jī)械、水工、土建、橋梁、機(jī)電、冶金、造船、宇航、核能、地震、物探、氣象、水文、物理、力學(xué)、電磁學(xué)以及國(guó)際工程等領(lǐng)域眾多的大型科學(xué)和工程計(jì)算難題，有限元軟件已經(jīng)成為推動(dòng)科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的生產(chǎn)力，并且取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。有限元法就是這樣一種數(shù)值方法。從應(yīng)用角度來(lái)看，有限元法的第一次成功應(yīng)用者是Turener和Clough等人他們?cè)诜治鲲w機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，用有限元法第一次得出了平面應(yīng)力問(wèn)題的正確答案。由于單元按不同的聯(lián)結(jié)方式進(jìn)行組合，且單元本身又可以不同的形狀，因此可以模型化幾何形狀復(fù)雜的求解域。顯然隨著單元數(shù)目的增加，或者隨著單元自由度的增加及插值函數(shù)精度的提高，解的近似程度將不斷改進(jìn)。它不但可以解決工程中的線(xiàn)性問(wèn)題，非線(xiàn)性問(wèn)題，如塑性、屈曲、蠕變、熱塑性、過(guò)屈曲、斷裂、沖擊、穿透、疲勞、流固禍合、剛?cè)狍w禍合、晃動(dòng)、安全防護(hù)等。這并不僅僅是有限元法才有的缺點(diǎn)，而且也不影響有限元法在工程上的廣泛應(yīng)用。與此同時(shí)應(yīng)運(yùn)而生的有限元分析軟件多達(dá)幾百種，其中國(guó)外著名的有ANSYS、 NASTRAN、ALGOR、Cosmos/M (SAP6的改版)、ABAQHS、 ASKA等包含了多種條件下的有限元分析程序，它們使用方便，計(jì)算精度高，其計(jì)算結(jié)果已成為各類(lèi)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和性能分析的可靠依據(jù)。為此近年來(lái)國(guó)外一些公司花費(fèi)了大量的人力和投資開(kāi)發(fā)諸如MARC, ABQUS和ADINA等專(zhuān)長(zhǎng)于求解非線(xiàn)性問(wèn)題的有限元分析軟件，并廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐。，即在用CAD軟件完成部件和零件的造型設(shè)計(jì)后，自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格并進(jìn)行計(jì)算，如果分析的結(jié)果不符合設(shè)計(jì)要求則重新進(jìn)行造型和計(jì)算，直到滿(mǎn)意為止，從而極大地提高了設(shè)計(jì)水平。優(yōu)化設(shè)計(jì)一直是工程界較為關(guān)注的領(lǐng)域，本文用承壓齒盤(pán)的實(shí)例介紹了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在A(yíng)NSYS上實(shí)現(xiàn)的基本原理及主要步驟。本文正是用有限元分析軟件中的設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)承壓齒盤(pán)部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。它含有參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言APDL，該語(yǔ)言用建立智能分析的手段為用戶(hù)提供自動(dòng)完成有限元分析過(guò)程的功能。針對(duì)上述問(wèn)題，本課題組決定采用有限元方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以便取得較好的結(jié)果。如果說(shuō)第1種方法是大范圍普遍適合的粗優(yōu)化方法，那么第2種就是局部細(xì)化的精優(yōu)化方法。但實(shí)際上，對(duì)于一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題，其目標(biāo)函數(shù)的理論極小值預(yù)先不可能知道在哪里，因此要找到一個(gè)理想的終止準(zhǔn)則是很困難的，而只能從每一步迭代計(jì)算中所得到的信息進(jìn)行判斷[11]。當(dāng)然，為防止優(yōu)化過(guò)程在某些問(wèn)題中不收斂，還提供了循環(huán)數(shù)量控制。從分析數(shù)據(jù)中提煉出設(shè)計(jì)者最關(guān)心的結(jié)果，檢驗(yàn)和校核產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性。④應(yīng)力、應(yīng)變和位移的彩色濃淡圖或等值線(xiàn)、等位面、剖切面、矢量圖顯示，繪制應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)等。③改進(jìn)結(jié)構(gòu)件的支撐條件（如：增加/消除/重定位位移約束）。第三章. 基于A(yíng)NSYS的承壓齒盤(pán)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面。 此處省略這無(wú)疑是一種普遍的優(yōu)化方法，不易陷入局部極值點(diǎn)，但優(yōu)化精度一般不高,故多用于粗優(yōu)化階段。 (1)進(jìn)入優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊，指定優(yōu)化分析文件；(2)聲明優(yōu)化變量，選擇優(yōu)化工具或優(yōu)化方法，還可以采用用戶(hù)自己的外部?jī)?yōu)化程序；(3)指定優(yōu)化循環(huán)控制方式；(4)進(jìn)行優(yōu)化參數(shù)評(píng)價(jià)，優(yōu)化處理器根據(jù)本次循環(huán)提供的優(yōu)化參數(shù)(設(shè)計(jì)變量、狀態(tài)變量及目標(biāo)函數(shù))與上次循環(huán)提供的優(yōu)化參數(shù)作比較之后確定該次循環(huán)目標(biāo)函數(shù)是否收斂，或者說(shuō)結(jié)構(gòu)是否達(dá)到了最優(yōu)，如果最優(yōu)，完成迭代，退出優(yōu)化循環(huán)，否則，進(jìn)行下步。 基本參數(shù)壓力值，密度，彈性模量，泊松比，許用應(yīng)力，許用接觸應(yīng)力。 建立優(yōu)化函數(shù)其中優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件選擇沿aa和bb路徑上的當(dāng)量應(yīng)力S1，S2，即Von Mises應(yīng)力，它們是危險(xiǎn)的位置，為了控制零件中心的最大位移，也選擇在aa路徑的位移UZ作為約束條件。 為約束條件變化圖。由圖34可以看出，當(dāng)量應(yīng)力隨迭代次數(shù)的變化情況，小于給定的許用值204MPa和454MPa，從圖34可知當(dāng)量應(yīng)力基本為恒值，趨于穩(wěn)定，可見(jiàn)其強(qiáng)度是足夠的。 (3)將有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法相結(jié)合，是今后機(jī)械零部件設(shè)計(jì)的一個(gè)發(fā)展方向。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)里所學(xué)的最重要的一門(mén)課程，是我們?cè)诖髮W(xué)里所學(xué)全部課程的一次綜合檢測(cè)，他不但使我們有依次復(fù)習(xí)自己所學(xué)的課程的機(jī)會(huì)，而且更重要的是它把我們所學(xué)的課程穿插起來(lái)，組成了一個(gè)整體，是我們對(duì)所學(xué)的課程有一個(gè)綜合的整體的認(rèn)識(shí)，加深了我們對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)的理解。自九十年代以來(lái)，各種新技術(shù)、新方法層出不窮，而數(shù)字化制造技術(shù)就是其中最有發(fā)展前途的先進(jìn)制造技術(shù)之一?？傊@次畢業(yè)設(shè)計(jì)給我上了人生中完美的一課，為我們踏入社會(huì)參加工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。VOLU39。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，林老師給予了我極大的支持和鼓勵(lì)，以淵博的知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)使我學(xué)到了許多科學(xué)研究中的重要方法和知識(shí)。在A(yíng)NSYS軟件的學(xué)習(xí)過(guò)程之中以及論文完成的過(guò)程中，我還得到了多位老師和同學(xué)的熱情指教和無(wú)私的幫助。再次向曾經(jīng)給予我?guī)椭乃腥吮硎局孕牡母兄x！最后，向所有參考文獻(xiàn)的作者致以謝意!25