第16次課計算機輔助工程分析(編輯修改稿)
2025-02-09 00:11 本頁面
【文章內容簡介】 數(shù)據(jù)，如單元數(shù)、單元的幾何特性、節(jié)點數(shù)、節(jié)點編號、節(jié)點位置坐標等。故有限元計算程序要進行前置處理。 前置處理是在用有限元進行結構分析之前，按所選擇單元類型對結構進行剖分；對剖分單元節(jié)點進行順序編號；輸入單元特征及節(jié)點坐標；生成網格圖并在屏幕顯示以便進一步修改。 52 有限單元法 ? 有限元分析的前置處理和后置處理 52 有限單元法 ? 有限元分析的前置處理和后置處理 ? 前置處理 主 要 功 能 ⑴生成網格單元 ⑵生成節(jié)點坐標 ⑶ 修改和控制網格單元 ⑷ 引進邊界條件 ⑸ 單元物理幾何屬性編輯 ⑹ 單元分布載荷編輯 52 有限單元法 ? 有限元分析的前置處理 半圓管的有限元網格顯示舉例 52 有限單元法 ?有限元分析的精度 ? 取決于網格劃分的密度。為了提高分析精度，同時又避免計算量過大，可以采取將網格在高應力區(qū)局部加密的辦法。 52 有限單元法 ? 后置處理 ? 當結構經過有限元分析后，會輸出大量的數(shù)據(jù)，如靜態(tài)受力分析后節(jié)點的位移量、固有頻率計算后的振型等。故有限元計算程序要進行后置處理。 ? 后置處理任務 ? 將有限元計算分析結果進行加工處理并形象化為變形圖、應力等值線圖、應力應變彩色濃淡圖、應力應變曲線以及振型圖等。 52 有限單元法 后置處理舉例： 矩形懸臂梁的有限元振型圖 52 有限單元法 后置處理舉例： 齒輪有限元分析的前后置處理圖 矩形 To be continued 53 優(yōu)化設計 ? 基本概念和術語 ? 優(yōu)化設計的數(shù)學模型 ? 常用優(yōu)化方法 ? 建優(yōu)化設計的一般過程 53 優(yōu)化設計 ? 基本思想：將影響產品設計性能指標要求的因素作為設計參數(shù)，并用含有這些設計參數(shù)的多元函數(shù)來描述產品的設計要求，這樣就建立了有關設計問題的數(shù)學模型，那么優(yōu)化設計方案就是該多元函數(shù)的極小值或者極大值時的一組參數(shù)值。 ? 定義：以數(shù)學規(guī)劃理論為基礎，以計算機為工具的用于尋求最優(yōu)設計參數(shù)或方案的設計方法稱為最優(yōu)化設計方法，簡稱優(yōu)化設計方法。 53 優(yōu)化設計 ? 基本概念和術語 1 設計變量： 在設計過程中需要選擇的基本參數(shù)叫做設計變量。 2 目標函數(shù)： “最優(yōu)”是針對一定目標而言，根據(jù)特定目標建立的、以設計變量為自變量的函數(shù)稱為目標函數(shù)。 3 約束條件： 為產生一個可接受的設計而對設計變量取值施加的種種限制稱為約束條件。 4 數(shù)學模型： 數(shù)值迭代計算方法。 ? 設計變量 設計變量 應是一組對設計性能指標有影響，不能預先確定，需要在設計過程中選擇的 基本參數(shù) ?？煞譃椋? （ 1） 幾何外形尺寸 （ 2） 材料性質 （ 3） 運動參數(shù) （ 4） 環(huán)境參數(shù) 53 優(yōu)化設計 ? 目標函數(shù) 目標函數(shù) 是設計方案的 評價標準 。不同情況下可以有不同的評價標準。標準不同，則目標函數(shù)不同。 優(yōu)化設計的過程是尋求目標函數(shù)最大值或最小值的過程。目標函數(shù)分為一維（曲線）、二維（曲面）多維（超曲面）。 53 優(yōu)化設計 ? 約束條件 約束條件是對設計變量的限制。主要包括： 邊界約束 —— 設計變量的物理限制和取值范圍。 性能約束 —— 由某種設計性能或指標推導出來的一種約束條件。 約束條件必須是對設計變量有定義的一個函數(shù)；各約束條件不能相互矛盾。 53 優(yōu)化設計 ? 優(yōu)化設計的數(shù)學模型 ? 數(shù)學模型的規(guī)范化描述 ?目標函數(shù)： minF(X)， X=[x1 , x2,
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