【正文】 。這種新的設(shè)計(jì)、制造方法可以進(jìn)行小批量的模具生產(chǎn)，可以在最后時(shí)刻對某個(gè)特定的模具零件進(jìn)行修改。另外， CAM 能夠控制模具的制造質(zhì)量。 模具設(shè)計(jì)與制造 目前 CAD 和 CAM 技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用早模具的設(shè)計(jì)和制造中。當(dāng)然基于計(jì)算機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)取代不了人的思維，因?yàn)槿说乃枷胗袝r(shí)可以大大縮短設(shè)計(jì)過程。基于計(jì)算機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技 9 術(shù)屬于一種最新的應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)，其目的計(jì)算增加計(jì)算機(jī)的計(jì)算量，減少人的工作時(shí)間。例如，汽車儀表板的厚度不能為負(fù)值，不過實(shí)際上無須對一些設(shè) 計(jì)變量施加約束條件，常常也可以獲得與基本常識(shí)相符的結(jié)果，如上述的儀表板厚度為正值的問題即是如此。 實(shí)際上，建立一個(gè)無約束的優(yōu)化問題也是非?？赡艿摹? （ 3） 約束條件：這些約束條件使得優(yōu)化設(shè)計(jì)中的變量只能在某一范圍內(nèi)取值。 大多數(shù)優(yōu)化 設(shè)計(jì)都要涉及以下 3 個(gè)基本問題： （ 1） 目標(biāo)函數(shù)的最小值（或最大值）：例如，在設(shè)計(jì)汽車的儀表板時(shí)，往往需要它在某一指定區(qū)域上受到應(yīng)力最小。為了實(shí)現(xiàn) CAD 模型與 FEA 模型之間的自動(dòng)數(shù)據(jù)交換， CAD 軟件和 FEA 軟件之間必須具備這種關(guān)聯(lián)性。假定這個(gè)平面就是零部件或裝配體 CAD 模型上的平面。優(yōu)化設(shè)計(jì)算法對許多有限元分析都要指導(dǎo)作用，它的每一種算法對不同的設(shè)計(jì)變量會(huì)產(chǎn)生不同的數(shù)據(jù)組，所以， CAD 軟件和 FEA 軟件之間必須具有關(guān)聯(lián)性，才能將人工設(shè)計(jì)方法轉(zhuǎn)化為優(yōu)化設(shè)計(jì) 算法。 一般人工優(yōu)化設(shè)計(jì)過程都要涉及上述 3 個(gè)步驟，也需要根據(jù)計(jì)算結(jié)果來判斷設(shè)計(jì)的合理性；如果設(shè)計(jì)結(jié)果不合理，就要對步驟（ 1）和（ 2）做修改，也可能（ 1） 、 （ 2）都要改。 基礎(chǔ)知識(shí)和理論 本部分著重討論優(yōu)化設(shè)計(jì)的一些數(shù)學(xué)理論方法，首先介紹利用有限元方法進(jìn)行優(yōu)化 原始設(shè)計(jì) 預(yù)處理 有限元前處理程序 優(yōu)化前處理程序 有限元求解程序 優(yōu)化模塊 最優(yōu)設(shè)計(jì) 8 設(shè)計(jì)的過程，該過程一般有 3 個(gè)步驟： （ 1）在 CAD 軟件中構(gòu)造出某一零部件或裝配體的幾何模型； （ 2）建立相應(yīng)的有限元分析模型； （ 3）對有限元分析的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析和判斷。大多數(shù)情況下，工程師采用線性靜力學(xué)的方法來分析應(yīng)力狀況， 這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于能用較少的耗時(shí)，較多的有限元分析單元得到需要的有限元分析結(jié) 果。在設(shè)計(jì)過程中，工程師可能需要改變 CAD 或 FEA 模型的一些參數(shù)或特征屬性，如零部件或裝配體的幾何尺寸 、 材料參數(shù)以及約束和加載狀況。我們經(jīng)常需要優(yōu)化零部件或裝配體在實(shí)際工作過程中承受的最大應(yīng)力，所涉及的設(shè)計(jì)變量一般是零部件或裝配體的幾何尺寸，比如一個(gè)指定零件的厚度。利用優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件可以很好地解決這個(gè)問題，因?yàn)閮?yōu)化設(shè)計(jì)軟件不僅可以幫助工程師選擇解決問題的方法，而且還能夠幫助工程師找到最佳解決方法。慶幸的是，大多數(shù)零部件結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的問題都可以看成是數(shù)學(xué)中的極值問題。咋看上去，優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)是一種能夠替代工程師進(jìn) 行工程設(shè)計(jì)的工具，但事實(shí)上不是這樣，因?yàn)槿魏蝺?yōu)化設(shè)計(jì)軟件都不能確定應(yīng)該優(yōu)化什么對象，哪些是設(shè)計(jì)變量，需要改變哪些量或參數(shù)，所以，優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件只是工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)的一種工具，其用途由其優(yōu)化計(jì)算的能力來決定。優(yōu)化設(shè)計(jì)一般需要很多部這樣的迭代計(jì)算，每一步計(jì)算都較為費(fèi)時(shí)。 引言 零部件結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過程往往需要近視迭代計(jì)算，在整個(gè)計(jì)算過程中，零部件的幾何外形不斷變化，優(yōu)化。需要注意的是，CAD 與 FEA 格式文件之間的關(guān)聯(lián) 性使得 FEA 模型更新了，但約束和施加的載荷保持不變，因此需要對更新過后的有限元模型進(jìn)行計(jì)算，對整個(gè)過程不斷重復(fù)迭代，直到最終的計(jì)算結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求為止。例如，在使用有限元分析軟件 ALGOR 對某零部件或裝配體計(jì)算時(shí)，根本不需要建立其有限元模型就可以進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。從優(yōu)化設(shè)計(jì)理論的角度上說， CAD 格式的文件和 FEA 格式的文件之間不需要任何 的格式轉(zhuǎn)換，就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫交換。優(yōu)化方法決定了產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的精度問題，包括 CAD 軟件建模的準(zhǔn)確度，有限元分析中網(wǎng)格劃分的正確度以及分析處理器的計(jì)算精度等，這種方法能夠在考慮機(jī)械，熱等許多實(shí)際情況的影響下，對 CAD 系統(tǒng)構(gòu)建的零部件 、 裝配體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。這種綜合運(yùn)用的手段將工程師身上的設(shè)計(jì)重?fù)?dān)交由計(jì)算機(jī)完成，因而降低了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)成本。 （ 3） Evaluation of results of FEA models. For now,we limit ourselves to the case of linear static ,the results are prised of deflections and stresses at one manual design process involves all three steps,with the results being used to evaluate whether the design is the design is found inadequate,changes are made to steps (1) or (2) or is clear from this description that the output of the FEA results is what should be optimized,and that any input to the CAD or FEA models can be viewed as a design design optimization algorithm conducts manual FEA runs,each one with a different set of values for the design the manual design approach can be transformed into a design optimization al