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matlab機械優(yōu)化設計培訓資料(參考版)

2025-01-03 07:07本頁面
  

【正文】 分析: 設計目標是軸的質(zhì)量最輕 Q =1 /4 πd 2 lρ →min. ; 要求: 設計銷軸,在滿足上述條件的同時,軸的質(zhì)量應為最輕。 ?作業(yè)三、 圓形等截面銷軸的優(yōu)化設計的數(shù)學模型 已知: 軸的一端作用載荷 P=1000N,扭矩 M=100N 作業(yè)一、人字架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計 1p 2p??p2 hhL2 受力分析圖 圓桿截面圖 B p2hL2桁桿示意圖 d 由兩根空心圓桿組成對稱的兩桿桁架,其頂點承受負載為 2p,兩支座之間的水平距離為 2L,圓桿的壁厚為 B,桿的比重為 ρ ,彈性模量為 E,屈服強度為 σ 。 d D EE A B C F l a E E 作業(yè)要求: ( 1)對該問題進行分析,寫出該問題的物理模型; ( 2)將物理模型轉(zhuǎn)化為優(yōu)化模型(包括設計變量、目標函數(shù)、約束條件); ( 3)將優(yōu)化模型轉(zhuǎn)化為 matlab程序( m文件); ( 4)利用 matlab軟件求解該優(yōu)化問題,寫出最優(yōu)解 。 機械優(yōu)化設計大作業(yè) 已知條件:主軸材料為 45,內(nèi)徑 d=30mm,外力F=15000N,許用撓度 y0=,材料的彈性模量E=210GPa,許用應力 [σ]=180MPa。 下圖所示的為一根簡化的機床主軸。,options) % 設計變量無線性不等式約束 ,即 A=[],b=[] % 設計變量無上限約束 ,ub=[] x =[,] fval = exitflag =1 機床主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計 機床主軸是機床中重要零件之一,一般為多支承空心階梯軸。,x0, [],[],Aeq,beq,lb,[],39。 [x,fval,exitflag,output]=fmincon((x)myfun10(x,m1,m2),x0, [],[],Aeq,beq,lb,[],(x)myfun_con10(x,a1,a2,a),options) % 注意 :含有帶參數(shù)目標函數(shù) , 不能 [x,fval,exitflag,output]=fmincon(39。iter39。display39。off39。LargeScale39。 % 設計變量初值 lb=[0,0]。 % 設計變量線性等式約束 x0=[1。 Aeq=[b1,b2]。c2=。b=4。b1=1。a2=1。m2=1。c=3。b=4 % c1=1。a=5 % b1=1。 % a1=1。,options) % 設計變量無線性不等式約束 ,即 A=[],b=[] % 設計變量無線性等式約束 ,即 Aeq=[],beq=[] % 設計變量無上限約束 ,ub=[] 目標函數(shù) min f(x)=x(1)^2+x(2)^2 % 約束條件 : x(1)^2+x(2)^2≤5 % x(1)+2*x(2)=4 % x(1)≥0, x(2)≥0 % 目標函數(shù) Min f(x)=f=m1*x(1)^2+m2*x(2)^2 % 約束條件 : a1*x(1)^2+a2*x(2)^2=a % b1*x(1)+b2*x(2)=b % 下限約束條件 x(1)=0 x(2)=0 % m1=1。,x0,A,b, [],[],lb,[],39。 [x,fval,exitflag,output]=fmincon((x)myfun9(x,m1,m2,m3),x0, A,b,[],[],lb,[],(x)myfun_con9(x,c1,c2,c),options) % 注意 :含有帶參數(shù)目標函數(shù) ,不能 [x,fval,exitflag,output] =fmincon(39。iter39。display39。off39。LargeScale39。 %初值 lb=[0,0,0]。1。b]。b1,b2,b3]。c=3。 c1=1。b3=2。 b1=1。a3=5。 a1=1。m2=。c=3。b=29 % c1=1。b2=3。a3=5。 % a1=1。m2=。mediumscale: SQP, QuasiNewton, linesearch39。 ceq=[x(1)^2+x(2)1]。,options) % 設計變量無線性不等式約束 ,即 A=[],b=[] 設計變量無線性等式約束 ,即Aeq=[],beq=[] % 設計變量無上下限約束 ,即 lb=[],ub=[] function [c,ceq]=myfun_con4(x) c=[x(1)*x(2)10]。 %不使用大模式優(yōu)化方法 [x,fval,exitflag,output]=fmincon(f,x0,[],[],[],[],[],[],39。iter39。display39。off39。LargeScale39。exp(x(1))*(4*x(1)^2+2*x(2)^2+4*x(1)*x(2)+2*x(2)+1)39。 優(yōu)化結(jié)果 x = fval = exitflag =1 x =[0 0 ] fval = exitflag =1 % 目標函數(shù) Minf(x)=f=exp(x(1))*(4*x(1)^2+2*x(2)^2+4*x(1)*x(2)+2*x(2)+1) % 不等式約束條件 :x(1)*x(2)=10 % 等式約束條件 : x(1)^2+x(2)=1 clear % 清工作空間 clc %清屏 x0=[1,1]。,options) x = fval = exitflag = 1 output = iterations: 66 %迭代次數(shù) 66 funcCount: 514 %函數(shù)評價次數(shù) 514 stepsize: 1 %最終步長 1 algorithm: 39。,x0,[],[],[],[],VLB,VUB,39。 [x,fval,exitflag,output]=fmincon(39。0]。 %設置函數(shù)評價的最大次數(shù) 5000 x0=[0,0]。 ceq=[]。 17/45*x(1)^3*x(2)。 f=120*x(1)+x(2) 目標函數(shù) 非線性不等式約束 function [c,ceq]=mycon2(x) c=[*x(2)。 bstqAA AA?st0l hft一、問題分析 即確定 tf和 h 截面慣性矩 212 fI
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