基于有限元的加工中心立柱多目标拓扑优化

以提高某型加工中心立柱的动静态特性为目的,在对立柱进行基于有限元法的静力分析和模态分析的基础上,利用折衷规划法和功效函数法对各目标进行处理,建立静刚度最大化和前两阶固有频率最大化的多目标拓扑优化数学模型;运用ANSYS对立柱进行多目标拓扑优化分析,依据分析得到的立柱结构材料最佳分布和立柱的设计经验,改进原立柱结构,再将改进后的立柱进行有限元分析验证。结果表明:改进后的立柱质量有所减小,动静态特性也得到显著改善。     

立式加工中心立柱动静态特性分析与拓扑优化

立柱是立式加工中心的重要支承件,其性能对机床的加工质量、可靠性以及稳定性等指标具有显著的影响。以Solid Works软件建立某立式加工中心立柱的实体模型,应用ANSYS Workbench软件对其在典型工况下进行静力学分析、模态分析与谐响应分析。分析结果与模态分析结果相吻合,1、2阶固有频率较低,容易出现共振,有必要对其结构进行优化。运用折衷规划法和平均频率法建立立柱动静态特性的联合拓扑优化数学模型,利用ANSYS软件对其结构进行多目标拓扑优化设计,从而为提高加工中心动静态性能和减重提供技术途径。     

基于APDL语言的钻床立柱结构分析与优化

利用APDL语言对立式钻床立柱进行参数化建模,并对模型进行有限元静态分析和模态分析,给出分析后的应力图形和模态振型。依据分析结果,找到影响立柱动静态特性的主要因素,再结合ANSYS优化理论对结构进行合理的优化,并对优化结果进行验证。     

基于ANSYS的立柱动态特性分析与拓扑优化

以提高某型加工中心立柱的动态特性为目的,对立柱进行了有限元模态分析和谐响应分析,依据立柱的前5阶模态振型和固有频率及立柱的位移-频率响应曲线,对立柱的动态特性进行分析。运用ANSYS对立柱进行拓扑优化分析,依据分析得到的立柱结构材料最佳分布和立柱设计经验,改进原立柱结构,再将改进后的立柱进行有限元分析验证。结果表明:立柱前5阶模态固有频率提高,位移-频率响应峰值减小,立柱的动态特性得到显著改善。     

基于响应面模型与遗传算法的工具磨床立柱多目标优化设计

以某型号工具磨床立柱为研究对象,应用SolidWorks建立立柱的三维模型,然后利用ANSYS Workbench软件对其在典型工况下进行静态特性分析,并根据分析结果对立柱进行多目标优化设计。优化时,首先确定设计变量,利用正交试验进行灵敏度分析,判断灵敏度较大的设计变量作为后续优化设计的自变量;然后通过二阶响应面法建立数学模型,采用理想点法构造评价函数;最后利用遗传算法进行优化求解。分析结果表明:改进后立柱最大变形量减少8.6%,最大等效应力减小5.1%,静态性能得到提高,达到了优化目的,同时可为其他类型工具磨床立柱优化设计提供理论依据。     

基于ANSYS的主轴箱体模态分析及拓扑优化

用SolidWorks软件建立主轴箱体的三维模型,利用有限元分析软件ANSYS对其进行模态分析,得出主轴箱体的前六阶固有频率及振型,通过分析找出其动态特性的薄弱环节,以此为基础再对主轴箱进行以一阶固有频率最大化为目标的拓扑优化,得到改进方案。通过ANSYS分析验证,改进后的主轴箱体动态特性得到了显著提高。     

多目标优化在大型加工中心轻量化设计中的应用

为保证某大型加工中心的加工精度和切削效率,以其关键部件立柱为例,提出以质量及一阶固有频率为多目标优化的机床轻量化设计方法。首先根据有限元法利用有限元分析软件ABAQUS对立柱进行动静态特性分析,根据立柱结构分析提取影响1阶固有频率与质量的关键因素。通过均匀试验设计,利用MATLAB建立目标与关键因素的多元线性回归方程并进行灵敏度分析,找出敏感性因素。运用响应面法建立敏感因素与目标的2阶响应面数学模型,进而建立以减轻质量与提高固有频率为目标的立柱优化模型,最后应用MATLAB对数学模型进行优化求解。立柱经过优化后,提高立柱固有频率的同时质量减轻13.6%。     

卧式加工中心整机的静动态有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS对加工中心整机进行静力学分析和模态分析,得到其各主要部件的刚度和固有频率、固有振型.在此基础上计算了动静态特性,根据计算结果对其结构进行改进设计和优化.     

机床整机动刚度薄弱环节辨识与优化方法研究

提出一种机床整机动态分析指导薄弱部件改进的优化思路,即通过对机床整机的动刚度进行分析,辨识出不同激振频率下整机中的薄弱环节,明确优化目标,提高优化效率。利用ANSYS Workbench软件对一种卧式加工中心进行谐响应分析和模态分析,辨识出立柱是整机x向和z向动刚度的最薄弱环节。以立柱结构为优化对象,运用灵敏度分析法计算出立柱质量和固有频率对各个壁板的灵敏度。以立柱固有频率为优化目标,立柱质量为约束条件,建立优化方程。利用Matlab软件求解该方程,得到立柱的优化结果。通过谐响应分析得到优化后机床整机的动刚度,结果表明,优化后立柱在质量不增加的情况下,整机在x向和z向的最大共振峰值降低约6.5%,相应的共振频率提高约10%。     

龙门导轨磨床立柱的多目标拓扑优化

以多工况下的应变能和结构振动固有频率为优化目标函数,对龙门导轨磨床立柱进行多目标拓扑优化。将质量小于1.3t做为约束函数,得到最佳质量分布云图,根据质量分布云图重新对立柱部件进行结构设计,再对新立柱做进一步的多目标参数优化,采用同样的约束函数和目标函数完成尺寸优化。优化结果表明,质量减少18%,最大总位移减少6.7%,第一阶固有频率提高11%。实现了在减少材料使用的情况下提高立柱动静态特性的轻量化设计目标。