数控机床床身结构动力学优化与谐振响应分析

运用APDL建立数控机床床身的参数化有限元模型,在ANSYS软件平台上对其进行模态分析。以建模参数为设计变量,采用随机搜索法对床身结构进行动态优化设计,优化结果使床身基频提高了7.11Hz,有效地增强了床身的抗振性,同时使其体积减小了约5.12%,减轻了床身自重。在动力学优化基础上对床身结构进行谐振响应分析,获得了激振区域的幅频响应曲线与应力频率响应曲线,确定了有较大危害的共振频率区域,为数控机床的高速化设计和减振降噪提供了重要依据。     

基于多目标的数控铣镗床床身优化研究

为了提高某大型数控铣镗床床身的性能,运用现代设计方法对该床身结构的设计变量进行了多目标优化。在分析床身结构特点的基础上,以质量和一阶固有频率为目标建立了床身结构优化数学模型,在Pro/E中实现床身结构三维模型的全参数化建模,应用主要目标法将多目标数学模型转化为单目标数学模型,使用ANSYS Workbench软件对转化后的数学模型进行了优化计算,优化计算结果有效地减轻了床身质量,提高了床身的一阶固有频率。     

基于多目标的数控铣镗床床身优化研究

为了提高某大型数控铣镗床床身的性能,运用现代设计方法对该床身结构的设计变量进行了多目标优化。在分析床身结构特点的基础上,以质量和一阶固有频率为目标建立了床身结构优化数学模型,在Pm／E中实现床身结构三维模型的全参数化建模,应用主要目标法将多目标数学模型转化为单目标数学模型,使用ANSYS Workbench软件对转化后的数学模型进行了优化计算,优化计算结果有效地减轻了床身质量,提高了床身的一阶固有频率。     

基于多目标的刨切机床身结构优化设计

以某数控刨切机床身为研究对象,提出一种基于灵敏度分析与结构优化设计相结合,以床身质量、最大静变形和一阶固有频率为优化目标的床身优化设计方法。建立床身有限元模型,对其进行动静态特性分析,通过对床身主要设计参数进行拉丁超立方试验设计,在此基础上,对各设计参数进行灵敏度分析并建立响应面模型,确定影响床身质量和床身动静态特性的关键参数,运用多目标优化算法对床身进行优化求解,根据优化结果,得到最佳优化方案。结果表明:床身质量减少 5.82% ,最大静变形减小 6.71% ,一阶固有频率提高 6.11% ,该优化方法在提高床身动静态特性的基础上,减轻了床身质量,为床身优化设计提供理论参考。     

Z8016深孔钻床床身轻量化研究

以Z8016深孔钻床床身为研究对象,首先利用ANSYS有限元分析软件对原床身结构进行了模态分析,在保证低阶固有频率基本不变的基础上,以降低床身质量为目标对其结构进行了分析和改进,在此基础上,针对优选出的床身结构,以其筋板厚度、壁厚、筋板孔的直径作为设计变量,以一阶固有频率作为约束,采用ANSYS结构优化技术,对其进行了参数优化设计,并对新的床身机构进行了有限元分析。优化后的床身与原床身相比,在保证其具有良好动态刚性的同时,床身的整体质量减少了16.67%,减少材料消耗,降低了成本,实现了轻量化的目的。     

精密机床床身结构参数的优化设计

在确定精密机床床身合理结构的基础上，利用ANSYS有限元软件提供的APDL参数化设计语言和优化设计方法，以床身的肋板布置和肋板厚度为设计参数，对床身进行结构设计参数的优化，确定了床身结构的合理参数。不仅大大提高了床身的动态性能，而且节省了材科，降低了生产成本。     

冷镦机床身再设计孔洞的形状优化

针对冷镦机床身的拓扑优化在剔除材料的同时削弱了床身的整体力学性能,提出在冷镦机床身结构拓扑优化后的再设计孔洞区域进行形状优化,即以床身多约束拓扑优化后的再设计孔洞,作为形状优化的设计变量,建立多边界的形状优化模型;描述了形状优化中的Laplacian光顺算法,构建了冷镦机床身再设计孔洞的形状优化过程,并在Abaqus中分别实现了某型号冷镦机床身再设计后单一孔洞和多孔洞的形状优化,分析了不同优化结果对床身整体性能的影响,验证了所提出方法的有效性。     

参数优化方法在轻质反射镜结构设计中的应用

介绍了一种对反射镜轻量化结构进行优化设计的方法。利用ANSYS软件对采用扇形开口孔轻量化的某遥感器主反射镜建立参数化结构模型,将对反射镜力学性能影响较大的某些结构参数如镜体厚度、扇形孔的位置、尺寸等指定为优化设计变量,根据反射镜的加工和装配工艺合理地确定这些结构设计变量的可行域,运用ANSYS优化设计模块提供的零阶优化方法对镜体结构进行了优化设计。力学分析表明,经过优化后的反射镜结构相比于原设计方案轻量化程度更高,静力学性能更好。     

基于Pro/Mechanica的联合冲剪机床身结构优化设计

为了对联合冲剪机床身结构进行优化设计以有效降低材料成本,基于Pro/E软件及其Mechanica模块分析平台,对联合冲剪机床身的整体结构进行静态有限元分析和结构参数灵敏度分析,找到机床床身受到的最大应力和最大变形的位置,提出床身结构的优化设计方案。仿真结果表明,通过合理设计侧板厚度和虎口处的张角可以有效减轻床身的重量,优化后的床身结构满足各工况下的使用需求。     

基于ANSYS Workbench的液压支架顶梁优化设计

以掩护式支架顶梁为研究对象,对其在5种工况条件下的虚拟强度进行了分析,由分析结果确定以筋板及盖板的结构参数为设计变量进行顶梁结构的优化设计,进而建立了顶梁的优化函数,并以优化设计变量为变化参数建立顶梁的参数化模型,利用ANSYS Workbench的DesignXplorer模块进行了多工况条件下的顶梁优化设计。     

用遗传算法提高协同优化方法的可靠性

分析了协同优化方法可靠性不好的根源。提出了用遗传算法来替代系统级优化问题中的基于梯度的优化算法的策略。实例表明所提出的策略是可行有效的。     

蚁群优化算法研究综述

介绍了蚁群优化算法的基本原理、流程和研究现状,重点评述了近年来蚁群优化算法在组合优化和连续优化两个领域的研究现状,并展望了这一领域的研究方向。     

多工况悬架下摆臂结构优化设计方法研究

采用了多种优化设计方法,以某悬架结构为例进行了结构优化设计方法研究.通过对车辆行驶工况和对车体空间布置的分析,建立了拓扑优化可设计域和非可设计域,完成了悬架结构的拓扑优化设计,并建立了工程结构.基于强度分布与应力干涉理论,将可靠性理论和优化方法相结合,进行了可靠性优化设计.其优化结果与尺寸优化和形状优化结果进行了对比,证明了优化设计方法的有效性和可行性,为工程结构提供了一种新设计思路.     

利用双向渐进结构优化法对结构固有振型的优化

利用双向渐进结构优化法研究结构的固有振型优化问题，双向渐进结构优化法(bi—directional evolutionary struetural optimization，简称BESO)是一种拓扑优化方法，它基于这样一个简单的优化程序：从结构中一步步地删去对结构目标性能低效或无效的材料，同时增加对结构目标性能高效的材料，从而使材料布局趋于优化。文中分别采用近似重分析思路的方法和基于变分法推导的公式计算单元特征向量灵敏度，并简单阐述BESO法对结构固有振型(特征向量)进行拓扑优化的一般过程。数值算例表明，用该方法对结构固有振型的优化是行之有效的，且用变分法计算特征向量灵敏度进行优化较之近似重分析法效率更高。     

机械系统可靠性优化设计的实现策略

提出机械系统可靠性优化设计的３种实现策略：一是直接求解系统可行性优化设计整体数学规划模型的耦合优化策略;二是将单元可靠性优化设计模型和系统可靠性优化分配模型联立迭代求解的分解协调经策略;三是将单元可靠性优化分配模型分别独立求解的分散优化策略。前者适用于规模不大的机械系统的可靠性优化设计,后二者适用于规模较大的机械系统的可靠性优化设计。     

DISCRETE OPTIMIZATION APPROACH FOR 3-D SPACE PLATE-SYSTEM STRUCTURE

ＤＩＳＣＲＥＴＥＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮＡＰＰＲＯＡＣＨＦＯＲ３－ＤＳＰＡＣＥＰＬＡＴＥ－ＳＹＳＴＥＭＳＴＲＵＣＴＵＲＥ￥ＮｉｅＳｈａｏｍｉｎ；ＪｉｎＭｉａｏ（ＹａｎｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｎｏｎｌｉｎｅａｒｏｐｔｉｍ...     

双向渐进结构拓扑优化设计研究

双向渐进结构优化法（BESO）是近年来兴起的一种懈决各类结构优化问题的数值方法。其原理是通过同时删除和增补单元,使剩下的结构逐渐趋于优化。文章提出了基于应力约束的渐进结构优化方法,与其它优化方法相比,该方法原理简单,计算效率高,工程应用方便,并通过算例证明该方法的有效性和可行性。     

基于应力的双向渐进结构拓扑优化设计

双向渐进结构优化法（BESO）是近年来兴起的一种解决各类结构优化问题的数值方法,其原理是通过同时删除和增补单元,使剩下的结构逐渐趋于优化。提出了基于应力约束的渐进结构优化方法,与其它优化方法相比,该方法原理简单,计算效率高,工程应用方便,并通过算例证明该方法的有效性和可行性。     

基于过滤器技术的约束粒子群优化算法

工程设计中处理约束优化常采用罚函数法,但其优化结果敏感于惩罚因子,针对特定的实际问题往往需要多次试验以得到合适的罚因子取值。为了避免反复的参数选取测试过程,将过滤器约束处理机制和粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)相结合用于求解约束优化问题。过滤器方法基于多目标规划中的支配思想,以一组互不支配点所对应的目标值与违背度对构成过滤器,利用其处理约束可以避免使用罚函数。基于过滤器的约束PSO算法在粒子进化过程中,对各粒子历史最优解和粒子群历史最优解分别构造滤器,并依据可行性优先的粒子比较准则从对应的过滤器中选择最优解从而实现粒子的更新。然后,利用工程优化设计标准算例和翼型优化设计实例,将过滤器PSO算法和罚函数PSO算法、遗传算法进行比较研究,结果表明过滤器PSO算法能够获得较好的约束优化设计结果,是求解约束优化问题的一种有效方法。     

最优控制理论的现状与发展

概述了控制中的最优化方法，阐述了基本优化方法的特点以及优化方法的最新研究领域和发展趋势。