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。     

基于断裂力学理论的结构形状设计优化

采用生物算法对飞机结构中典型开口问题进行基于断裂力学理论的优化设计研究,将以往按照应力优化的思路发展为按照开口边缘应力强度因子优化,采用三次样条函数曲线模拟开口结构形状,以插值节点处的应力强度因子为优化目标,通过调整节点的位置实现优化目的.文中通过两个不同设计域下的算例的优化结果,表明按照文中方法进行结构形状优化,不仅能使整个开口边缘有均匀的应力强度因子,而且能使关键部位的应力强度因子大大降低.     

形状优化设计算法的探讨

本文从形状优化的数学着手，分析了形状算法的两种基本模型，编制了网 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义分析的效率，解决三维形状优化机时过多的一大困难。     

基于HyperWorks形状优化的桥式起重机主梁轻量化设计

以某桥式起重机为研究对象,基于HyperWorks形状优化技术对桥式起重机主梁轻量化设计进行了研究。首先,建立桥式起重机的有限元模型,对其进行有限元分析。其次,以体积分数最小为目标函数,以起重机主梁的高度、宽度为设计变量,应力、应变能、模态为约束,建立优化数学模型,对起重机进行轻量化设计,并对优化后的起重机主梁进行整体稳定性验证。     

基于HyperWorks形状优化的桥式起重机主梁轻量化设计

以某桥式起重机为研究对象,基于HyperWorks形状优化技术对桥式起重机主梁轻量化设计进行了研究。首先,建立桥式起重机的有限元模型,对其进行有限元分析。其次,以体积分数最小为目标函数,以起重机主梁的高度、宽度为设计变量,应力、应变能、模态为约束,建立优化数学模型,对起重机进行轻量化设计,并对优化后的起重机主梁进行整体稳定性验证。     

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。     

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。     

遗传算法在结构形状优化中的应用

形状优化一直是机械设计过程中的中心问题 ,传统的数学规划法尽管可以解决各类结构的拓扑和形状优化问题 ,但要求连续变量和约束函数连续且性态良好 ,只能获得局部最优解。遗传算法能在较大的设计变量空间内迅速寻优 ,有较强的全局优化性能。因此本文采用遗传算法对结构进行形状优化 ,将应力约束作为罚函数引入到适应函数中 ,而对几何约束单独处理 ,不但克服了单独处理应力约束的困难 ,而且提高了搜索效率。为了不过多引入边界参数 ,采用 B-样条函数对边界进行描述。最后通过两个算例验证了方法的合理性和正确性。     

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。     

基于应力的生物生长规律与零件形状仿生优化

基于相对性原理分析了生物生长行为,提出了新的生物生长规律生物某局部区域的生长行为取决于其邻近区域的应力大小,并试图使该区域的应力均匀.在此基础上提出了一种基于应力的形状优化方法.该方法通过模拟生物生长过程来实现零件形状优化设计.其主要特点是局部形状的改变只取决于相对应力差,不需要人为确定参考应力.实例表明所提出的优化方法不但具有较高的优化效率,还能够按给定的误差精度要求获得优化结果.     

预锻模形状设计优化的新方法—微观遗传算法

锻造过程实现净形和近净形制造关键是优化预锻模的设计。引入一种可对预锻模形状进行设计优化的新方法－微观遗传算法，并用此方法对平面就方坯锻造进行了预锻模形状设计优化，目标是消除锻件的同鼓形效应。设计结果表明优化效果显著。     

基于遗传算法的机械传动方案可拓优化设计

传动方案的遗传算法是求解传动方案优化问题的关键技术.将多目标物元优化方法应用到机械传动方案优化设计中,给出设计实例,验证了所提出方法的有效性和可行性.     

基于LINGO7.0算法的机械优化设计

将LINGO7.0模型语言优化算法应用于机械工程的优化设计中,提出了LINGO算法的优化原理及数学模型的建立,给出求解的方法,最后结合实例,求解机械设计中的优化问题。     

机械零件模型局部形状相似性检索算法研究

提出利用尺度不变特征来描述三维模型的局部形状信息,设计出一种灰度体素模型上的基于三维SIFT算法的局部形状特征提取方法;得到三维模型的尺度不变形状特征后,采用BoF方法构建模型的形状特征向量,配合相应的距离函数实现三维模型"部分-整体"的匹配和检索。实验表明该方法具有比较好的检索性能。     

机械设计中优化设计的重要性和实现方法

机械设计的发展历程,其实是社会生产力进步的过程,也是设计者谋求设计最优化的过程。在此过程中,各种机械设计的技术、技能和技艺会随着科学技术、经验、理论的提升而提升,这其实是一种必然的逻辑关系。机械优化设计其实指的就是运营数学模型方法和计算机技术找到最佳设计方案和路径的过程,也是当前机械设计领域的研究热点。     

基于CAE分析的机械结构优化设计

在机械结构设计过程中,减轻重量、提高可靠性、降低制造成本己经成为产品设计过程中的重要设计主题。利用CAE技术对结构进行刚度、强度和动力学特性进行分析,寻找影响结构性能的结构特征与结构参数。开展结构特征、参数对结构性能和灵敏度的影响是实现机械结构优化设计的重要手段和方法。以拱桥加固中的桁架为研究对象,利用CAE技术分析桁架在各个工况下的应力、变形及其分布规律,根据分析结果提出满足结构刚、强度要求的较优结构。     

基于ESO方法的梁形状拓扑优化

基于渐进结构均匀化拓扑优化的方法,以体积为目标函数,建立了梁结构的不同布局的拓扑优化模型.利用ESO方法的思想理论推导出梁结构拓扑优化的数学模型,并借助于ANSYS软件平台,利用APDL语言实现了优化算法.数值算例验证了该方法的可行性和有效性,它可减少设计变量的数目,提高求解效率.     

免疫遗传算法在机械优化设计中的应用

介绍了遗传算法的特点和不足，分析了免疫遗传算法的原理，并利用其对一个机械优化设计实例进行了仿真计算，结果表明，免疫遗传算法可以有效地避免陷入局部解，对于复杂的机械优化设计切实可行。     

基于有限元的贴片机横梁结构优化设计

贴片机是一种高速度、高精度的电子贴装设备,横梁是其关键的部件.基于有限元分析软件ANSYS,通过参数化建模、模态分析,利用优化设计理论,在求得横梁优化截面参数的基础上,对贴片机横梁进行优化设计.通过对比原始设计与优化设计方案,可以看出在保证了横梁良好动态性能基础上,使得横梁的质量显著降低.     

机械零件结构的构形变异设计法

采用以获得满足功能需求为目的的变异设计法确定机械零件结构构形,使得零件的结构设计过程转化为零件的构形变异过程。由此,杂乱无章的零件结构设计变得具有一定的规律性。提出在《机械设计》课程教学中讲授机械零件的构形设计,解决了学生结构设计经验不足的问题,提高了学生机械零件结构设计的能力。