【文章內(nèi)容簡介】 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。這是一種普遍的優(yōu)化方法，不易陷入局部極值點，但優(yōu)化精度一般不高，故多用于粗優(yōu)化階段。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。如果說第1種方法是大范圍普遍適合的粗優(yōu)化方法，那么第2種就是局部細化的精優(yōu)化方法。進行優(yōu)化計算，是一個不斷迭代的過程。從理論上講，任何一種迭代算法都可產(chǎn)生無窮序列的設計方案。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。但實際上，對于一個優(yōu)化問題，其目標函數(shù)的理論極小值預先不可能知道在哪里，因此要找到一個理想的終止準則是很困難的，而只能從每一步迭代計算中所得到的信息進行判斷[11]。假設、和、分別為目標函數(shù)、設計變量第j次迭代和第j1次迭代的結果(為矢量)，F(xiàn)和X分別是當前的最優(yōu)目標函數(shù)和相應的設計變量值。如果滿足|或，為目標函數(shù)的公差，那么認為迭代收斂，于是迭代停止。假設或，那么也認為設計變量的搜索已經(jīng)趨于收斂，于是迭代停止。當然，為防止優(yōu)化過程在某些問題中不收斂，還提供了循環(huán)數(shù)量控制。比如說，若使用的是零階函數(shù)逼進優(yōu)化，可用命令設定最多循環(huán)多少次退出，當不可行解連續(xù)出現(xiàn)多少次就認為優(yōu)化過程發(fā)散，強行退出等。(注:在零階函數(shù)逼進優(yōu)化中，默認的最大循環(huán)次數(shù)為30；當默認連續(xù)出現(xiàn)7次不可行解，就認為優(yōu)化過程發(fā)散)。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。從分析數(shù)據(jù)中提煉出設計者最關心的結果，檢驗和校核產(chǎn)品設計的合理性。主要包括：①對應力和位移排序、求極值，檢查應力和位移是否超出規(guī)定值。②顯示單元、節(jié)點的應力分布。③動畫模擬結構變形過程。④應力、應變和位移的彩色濃淡圖或等值線、等位面、剖切面、矢量圖顯示，繪制應力應變曲線等。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)品設計方面的改進建議，使定量信息升華為深層次的定性信息。利用專家經(jīng)驗知識及時將分析的評價、改進意見映射為設計過程所能接受和處理的定量知識：①改變形狀。②補充與完善形狀。③改進結構件的支撐條件（如：增加/消除/重定位位移約束）。④改變外力。⑤改變材料。⑥調(diào)整約束極限，實現(xiàn)新產(chǎn)品的優(yōu)化設計。第三章. 基于ANSYS的承壓齒盤結構優(yōu)化設計結構優(yōu)化是結構設計的一個重要方面。目前常用的結構優(yōu)化方法有優(yōu)化準則法和數(shù)學規(guī)劃法及兩者結合的混合法等。這其中較實用的優(yōu)化設計系統(tǒng)構造方法是優(yōu)化準則法與大型有限元分析程序的軟件集成化[1]ANSYS系統(tǒng)是第一個通過ISO9001質(zhì)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[9]。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]。 此處省略NNNNNNNNNNNN字?？劭郏壕牌咭痪哦惆肆懔?另提供全套機械畢業(yè)設計下載！該論文已經(jīng)通過答辯 ANSYS優(yōu)化設計的方法和步驟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。這無疑是一種普遍的優(yōu)化方法，不易陷入局部極值點，但優(yōu)化精度一般不高,故多用于粗優(yōu)化階段。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。對于這兩種方法，ANSYS提供了一系列的分析評估修正的循環(huán)過程，即對于初始設計進行分析，對分析結果就設計要求進行評估，然后修正，這一循環(huán)過程重復進行，直到所有的設計要求都滿足為止。 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)(設計變量DV)初始化，并構建一個參數(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：對結構的參數(shù)化模型進行加載與求解；(3)進入ANSYS的后處理模塊，提取有限元分析結構結果并賦值給狀態(tài)變量SV(約束條件)和目標函數(shù)OBJ(優(yōu)化目標)。 (1)進入優(yōu)化設計模塊，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，還可以采用用戶自己的外部優(yōu)化程序；(3)指定優(yōu)化循環(huán)控制方式；(4)進行優(yōu)化參數(shù)評價，優(yōu)化處理器根據(jù)本次循環(huán)提供的優(yōu)化參數(shù)(設計變量、狀態(tài)變量及目標函數(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)目標函數(shù)是否收斂，或者說結構是否達到了最優(yōu)，如果最優(yōu)，完成迭代，退出優(yōu)化循環(huán)，否則，進行下步。 3. 根據(jù)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)。 4. ：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 ANSYS結構優(yōu)化設計流程圖 基于ANSYS的承壓齒盤結構優(yōu)化設計。齒盤的右側承受均勻分布壓力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)化設計確定在滿足給定強度條件下B，H，H1的尺寸大小。 基本參數(shù)壓力值，密度，彈性模量，泊松比，許用應力，許用接觸應力。 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。 承壓齒盤結構圖，其結構具有對稱性，承受的載荷和約束也是軸對稱的, 因此在分析時可以利用對稱性的條件，簡化分析模型的規(guī)模。對簡化后的分析模型，采用四面體單元SOLID92，自由網(wǎng)格劃分。 建立優(yōu)化函數(shù)其中優(yōu)化設計的約束條件選擇沿aa和bb路徑上的當量應力S1，S2，即Von Mises應力，它們是危險的位置，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。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)： （35）狀態(tài)變量,設計變量,f(x)表示承壓齒盤的重量WT。 結果與討論本問題采用一階優(yōu)化方法，將目標函數(shù)的允許誤差定為10kg，共進行了12次優(yōu)化循環(huán)，迭代后由于滿足收斂條件而退出，加上初值，共獲得13組數(shù)據(jù)。 表示最優(yōu)組數(shù)據(jù) SET 1 SET 2 SET 3 SET 4 . 可行性 可行 可行 可行 可行SET 5SET 6SET 7SET 8 可行性 可行 可行 可行 可行 SET 9 SET 10*SET 11* SET 12 SET 13 可行性 可行 可行 可行