基于序列插值模型和多重网格方法的多材料柔性机构拓扑优化

基于固体各向同性材料惩罚模型(Solid isotropic material with penalization,SIMP)的多材料柔性机构拓扑优化是将原问题分解成若干子问题进行分层优化,成倍地增加了设计变量数量,且该方法利用传统的有限元离散,为了得到清晰的拓扑结构网格数量必然巨大,这两方面的因素造成了该方法计算效率低下。因此,基于幂函数多项式提出序列插值模型,用该模型进行多材料布局迭代,使不同材料在设计域内序列向预定义的多个材料点聚集,无须分解成子问题即可在单一优化框架下完成多材料的拓扑优化,且没有增加设计变量数量。以机构的几何增益最大为目标,建立多材料柔性机构拓扑优化模型。在利用有限元求解控制方程过程中引入多重网格方法,网格划分粒度层次递进,将粗网格水平下位移场作为细网格上的初始场量,避免直接用细密网格将设计域整体离散带来的高计算成本问题,提升计算效率。通过改进的优化准则法求解模型,得到序列最优布局型式的多材料柔性机构。通过典型算例及与基于SIMP的方法相应结果对比,验证了提出方法的有效性。     

具有极化特性的拓扑优化节点密度插值方法

为了解决拓扑优化中棋盘格式和灰度单元等数值不稳定性问题,提出了一种能构造连续密度场和极化中间密度的节点密度插值方法。基于节点密度,该方法首先建立了基于双线性函数的拓扑优化密度插值函数,使设计区域的密度场具有连续性,在数学本质上消除了棋盘格现象;然后构造具有逼近0/1两端特性的密度极化函数,合理极化中间密度,极大减少了中间密度节点数量,抑制了灰度单元。经典数值算例表明:所提出的方法能有效地解决棋盘格,抑制灰度单元。     

基于聚类分析的大容量耦合设计任务规划的研究

针对大容量耦合设计任务采用串行执行方式会导致设计项目开发周期冗长、规划方案数量庞大这一问题,通过对聚类分析对象的特点与耦合设计任务的特点进行分析比较,阐述了聚类分析用于缩短耦合任务执行周期和减少其规划方案数量的可行性,进而提出了一种基于聚类分析的大容量耦合设计任务规划的新方法,以获得耦合设计任务的最佳执行顺序及最短执行时间。以某机械手的研发过程为例,验证了该方法的有效性。     

一种无侧隙的锥形线齿轮齿面构建方法

基于空间曲线啮合原理,研究一种无侧隙的锥形线齿轮机构。以圆锥螺旋线作主动齿轮接触线,根据共轭曲线啮合理论,求解与之共轭的从动接触线。建立通过接触点且垂直于主动轮角速度方向的凹凸接触的无侧隙圆截面,并根据截面参数求解主、从动轮的中心线方程。以圆截面沿着中心线扫描构建无侧隙的凹凸接触齿面。共轭的接触线存在于所构建的空间曲面上,并根据截面圆半径和端面圆锥周长讨论极限齿数存在的情况。根据齿面方程建立三维模型并进行运动学仿真实验。实验结果表明,通过该方法构建的锥形线齿轮机构能够以设计的传动比实现平稳传动过程。在线齿轮啮合方程的基础上,提出一种新型锥形线齿轮齿面构建方法,为正交轴齿轮传动提供了新的解决方案。     

基于通用CAD平台的机械零件特征造型系统设计

以轴类零件为例,在AutoCAD2000软件平台上,应开发工具ObjectARX3.0和VisualC 6.0实现了轴类零件特征造型系统。     

基子Pro/E的机械零件三维CAD系统的研究与实现

研究了基于Pro/E软件平台,通过建立特征库和特征模板文件库,设计机械零件三维参数化造型CAD的方法和技术.并以圆柱齿轮三维设计为例说明了系统的实现.     

基于制造工艺约束的数控插齿机中床身拓扑优化设计

为解决立式数控插齿机中床身的拓扑优化结果在工程上加工制造困难的问题,建立了带有制造工艺约束的拓扑优化模型,采用OptiStruct对中床身进行拓扑优化设计,得到了约束条件含有体积分数及同时含有体积分数和制造工艺的2种拓扑优化结果.对比分析了2种拓扑优化结果,表明基于制造工艺约束的拓扑优化设计的中床身结构有更好的铸造性能...     

基于AHP的耦合任务集资源分配权重确定方法

针对耦合任务集中因资源分配不合理而造成资源利用不充分的问题,引入定性与定量相结合的指标权重确定方法——层次分析法（AHP）,建立关于资源分配的层次结构模型,构造资源分配矩阵,并通过分析任务间的耦合对资源分配矩阵中权重比的影响得出解决权重比不一致的方法,从而确定各资源的权重分配系数,使得各任务得到较为合理的资源配置。以某机械产品的开发过程为例,说明了该方法的可行性。     

基于云模型人工鱼群算法的模糊优化设计

云模型是通过熵来控制云滴的不确定度,并利用模糊集理论中的隶属函数来判断云滴的优劣,其正向云发生器可显著提高智能优化算法的全局寻优能力.为此,采用云模型中的正向云发生器来改进人工鱼群算法(称为云模型人工鱼群算法),并将其应用于机械零部件的模糊优化设计.首先,确定模糊综合评判所需的机械零部件的相关参数,并通过模糊综合评判确...