基于结构边界强度的形状优化设计研究

提出一种基于结构边界强度的形状优化设计的新方法,该方法以有限元模型中结构边界上的节点应力值来驱动节点位置的变化。利用物体“热胀冷缩”的数学模型,根据边界节点的应力值与给定的应力目标值,在边界节点上施加相应的温度载荷,使应力大于目标值的节点膨胀,反之收缩,最后达到边界上的节点应力均趋于给定的应力目标值。该方法高效、可靠,可用于受机构载荷作用连续体的内、外边界的形状优化设计。     

机械零件形状优化设计的仿生学方法

基于相对性原理重新分析了生物适应性生长行为，提出了新的生物生长规律：生物局部区域生长行为只需根据其周边应力大小进行调整，不需要人为确定参考应力。在此基础上，提出了一种模拟生物适应性生长过程的相对应力优化法，该方法的主要特点是不需要人为确定参考应力。所提出的优化方法不但具有较高的优化效率，还能按给定的误差精度要求获得优化结果。最后，给出了受双向载荷作用平板的最优中心孔形状优化设计和给定许用应力下连杆形状优化设计的实例。     

基于随机有限元的接触问题可靠性形状优化设计

针对含接触的结构可靠性形状优化设计问题，在简要介绍结构可靠性形状优化设计的基础上，重点推导并给出了接触问题的随机有限元的灵敏度全解析分析的表达式，包括可靠度指标的灵敏度分析、接触条件的灵敏度分析及相应的边界支配方程、结构响应量的灵敏度分析等。通过算例，验证了所提出的优化方法的正确性。     

基于OptiStruct的天线座结构优化设计

介绍了Altair Opti Struct优化功能在天线座结构设计中的应用。首先将旋转关节支架结构进行拓扑优化,其动态性能有了极大的提高,一阶固有频率提高了66.67%,二阶固有频率提高了235%。其次介绍了在支臂结构的拓扑优化中,利用Optistruct最新的前处理器Inspire,计算出材料的最佳分布。Opti Struct强大的优化设计功能可以更加科学有效的进行结构设计,使零件的材料布置更加合理,克服了以往靠经验设计,仅考虑零件的功能性需求,忽视其可靠性的缺陷。优化后产品运行良好,证明了优化的正确性。     

拓扑和形状集成优化设计

将拓扑优化、形状优化、有限元分析和计算机辅助设计加以有机集成,构建了优化设计模型;利用几何重构技术,拟合拓扑优化后的边界;在形状优化中,将设计变量定义为B样条曲线或曲面的控制顶点的运动,建立了边界节点移动速度场计算方法,有效地控制节点的运动,给出了相应的算法和计算表达式,寻求较快的搜索方向,以合理速度分布使形状变为最佳.通过设计实例,证明了文中模型的合理性和方法的有效性.     

面向对象的结构可靠性形状优化设计

使用面向对象的程序设计语言VisualC+ + 6.0 ,在面向对象的随机有限元基础上 ,充分利用结构可靠性优化设计方法的通用性和灵活性 ,设计了结构可靠性形状优化设计相关的类及其方法。计算结果表明 ,面向对象的程序设计方法所具有的封装性、继承性和多态性等优点可以简化可靠性形状优化设计方法的编程工作 ,提高程序代码的重复利用率 ,并有效地进行内存管理 ,使得程序结构清晰简洁 ,方便扩充和维护 ;并能有效解决由于结构的可靠性形状优化设计中存在的优化设计变量和计算可靠性指标的双重迭代问题引起的对机器内存要求高 ,程序计算效率低的缺点     

基于灵敏度的电磁结构形状优化方法研究

研究基于灵敏度的电磁结构形状优化设计方法。针对以往用磁位作为状态变量不方便的情况，文中直接采用磁通密度为状态变量。在用直接法求解矢量磁位灵敏度方程的基础上，给出适合形状优化的磁通密度灵敏度分析的两种方法——半解析法和局部差分法。前者在磁通密度灵敏度计算中对形函数导数采用了差分近似，后者用一阶近似方法得到设计变量扰动后的矢量磁位和磁通密度，然后用差分法计算磁通密度灵敏度。两种方法简单且计算效率高，精度能够满足要求。优化问题求解采用序列线性规划算法。应用本文方法对电磁铁和同步电机磁极进行形状优化，取得了满意的结果。     

形状优化设计算法的探讨

本文从形状优化的数学模型着手，分析了形状算法的两种基本模型，编制了网格自动重划分程序及优化算法原理的框图，提出了一种伴随变量法与直接法相结合的敏度分析的混合方法。采用该方法将提高敏度分析的效率，解决三维形状优化机时过多的一大困难。     

基MSC/NASTRAN的产品结构形状优化设计

在简要介绍基于MSC/NASTRAN形状优化设计原理和方法的基础上,以E型电动式激振器为例,为拓宽激振器使用频宽的上限,减小激振器对被测试件附加质量的影响,采用MSC/NASTRAN的优化模块对激振器骨架进行了形状优化设计,结果表明此法实际可行,具有较高的效率,可大大缩短计算时间。     

基于 FEA 的单体液压支柱液压缸的寿命优化设计

利用Pro／E对单体液压支柱液压缸进行有限元分析和寿命优化。以液压缸疲劳寿命最大和使用材料最少为目标函数,并对缸体强度、许用应力、许用壁厚、稳定性进行约束。利用LINGO软件进行优化求解,得到优化后尺寸。结果表明,缸体能承受的最大载荷值、剩余寿命均有所增加而破损量减小,达到了优化的目的。     

基于Kriging代理模型的结构形状优化方法

任何机械零件都是由结构尺寸和形状构成.通过常规设计手段,一般确定零件的整体结构尺寸,但大量局部的尺寸决定了零件形状.而零件的失效往往与零件形状是否合理密切相关.形状优化技术一般以有限元技术为基础,通过边界的迭代过程获得形状优化.文中结合试验设计技术和近似代理技术,利用少量样本点建立高精度分析模型,代替原有零件模型,在代理模型上寻找符合约束条件的结构参数,从而获得零件的形状优化.首先阐述了该优化方法的设计思想和理论基础,最后以六角钢盘的结构优化为例说明了该方法的具体应用过程.     

基于有限元分析的货架快速选型

针对目前货架的结构特点，通过一系列的计算和试验得出货架横梁和立柱承载曲线图，实现了基于有限元分析的货架快速选型，使货架的设计和结构选型更高效、更合理。     

基于有限元分析的堆料机回转台车结构优化

以Pro/E为平台,建立了堆料机回转支撑关键零件即台车的三维实体模型,并基于ANSYS对该模型进行有限元分析.依据分析结果,对堆料机回转台车进行优化,使其结构更合理,增加了台车整体的结构强度和刚度,具有重要的工程价值.     

基于有限元分析的零部件优化设计研究与应用

介绍了在零部件设计过程中引入有限元分析的优化设计过程，阐述了基于有限元优化设计过程与传统优化设计过程的区别和联系，建立了基于有元分析的优化设计模型。最后对两个零件进行了基于有限元分析的优化设计，所得的结果是满意的。     

基于拓扑优化方法的牵引车车架优化设计

建立了牵引车车架的有限元模型并进行了多工况静力学分析,基于OptiStruct软件,对多工况拓扑优化常见问题提出了工程实用的解决方法,实现了牵引车车架结构优化设计.通过优化前后计算结果的对比分析,说明基于变密度法的拓扑优化技术能有效进行牵引车车架优化设计,避免结构设计的盲目性,优化结果为同类产品结构设计提供了参考.     

基于ANSYS的气门力学特性分析

通过对发动机常用配气机构进行动力学特性分析,得出气门的运转情况下的载荷情况,然后以排气门为分析对象, 建立气门-气门座受力简化模型.最后通过应用ANSYS软件,对该模型进行分析计算,得出气门在最大载荷情况下的应力和变形情况等。     

有限元分析在冠脉支架设计中的应用

目的:用有限元法确定所设计的冠脉支架膨胀后的长度缩短率和狗骨头率,以检验结构是否合理。方法:用有限元分析软件ANSYS9.0模拟支架单独自由膨胀过程,在没有考虑球囊和血管壁的作用下研究此支架从原始状态膨胀时的几何建模、网格划分、边界条件、载荷定义等技术。结果：根据有限元模拟结果计算得支架长度缩短率为10.9%,狗骨头率为2.57%。为了验证有限元分析的准确性,对实际加工出来的支架进行了膨胀实验。实际膨胀后计算所得两个参数与有限元模拟结果之误差分别为0.3％和1.32％,结果吻合较好。结论：所设计的冠脉支架膨胀均匀、结构合理,同时也验证了用有限法进行冠脉支模拟分析是可行的。     

基于三维非线性有限元的液压扳手的优化改进设计

阐述和分析了应用有限元方法进行结构优化改进设计的基本原理和所涉及的关键问题。考虑非线性接触问题，对液压扳手进行了有限元优化的计算分析与研究，得到了优化的形状与尺寸，结构的特性与受力状况得到明显改善。     

基于响应面分析法的货叉关键尺寸参数优化设计

叉车货叉作为物流设备的重要组成部件,受载情况复杂多变,易产生高应力区域,甚至导致疲劳破坏。货叉的传统设计方法是通过经验法或实验法来确定货叉关键尺寸参数,该方法可靠性低,设计周期长。采用响应面分析法(Response Surface Methodology,RSM)对货叉关键尺寸参数进行优化。首先将货叉结构中各个加强筋的主要尺寸离散为7个关键尺寸参数,采用有限元灵敏度分析法得到了各个参数对货叉力学性能的响应关系;然后以货叉小变形、低应力和轻量化作为优化目标,采用响应面分析法中的中心组合设计(Central Composite Design,CCD)对80组样本进行了优化,在不增加货叉质量的情况下,最大应力减小了8.8%。基于响应面分析法的货叉关键尺寸参数优化设计方法已应用于诺力某型号叉车,取得了良好的优化效果,为类似的结构设计提供了一种有效可行的设计方法。