桁架结构拓扑优化的功极射法及其全局收敛性

功—重量分配准则是严格按照不等式Kuhn-Tucker的条件极值理论推导得到的。它说明,在功约束下对于节点受外力载荷作用的桁架结构,各分结构重量应按其承担外力功的大小来正比分配,才能达到最优。该准则能识别不承受外载荷的杆单元,适合用于桁架结构的拓扑优化。功极射法是利用功—重量分配准则以及设计变量的等比变换与功函数一阶偏导数所存在的特定关系构造的,它包括三个基本步骤,即确定当前乘子、求解功准则方程组和做射线步。由功—重量分配准则所导出的单元删除准则,是结合各杆承担功的比例以及相对于最大应力绝对值的应力偏差大小作为是否删除单元的判据。综合运用位移虚功法与矩阵位移法讨论设计变量的等比变换对求解式谱半径的影响,证明功极射法所用的迭代求解式具有全局收敛性,并用三杆桁架结构的解析实例加以验证。多工况下三杆和十杆桁架结构的算例表明,功极射法可有效地用于桁架结构的拓扑优化。     

注塑机拉杆梯形螺纹端卸载槽的多目标优化

在用ANSYS软件对近卸载槽处梯形螺纹进行有限元分析的基础上,就拉杆梯形螺纹端卸载槽的几何特性建立其参数优化模型,以控制梯形螺纹在近卸载槽附近的最大应力、卸载槽的最大应力以及卸载槽加工量最小化为统一的目标函数.通过对拉杆在单向拉伸力作用下的多目标优化,使应力适当集中在拉杆卸载槽处,其最大应力比平均单向拉伸应力提高20%,拉杆梯形螺纹牙根在卸载槽处的最大应力降低52%,使卸载槽能够较好地发挥其卸载的作用.在偏载作用下,拉杆梯形螺纹牙根在卸载槽处的最大应力降低11.6%;并以优化结果为依据,分析了拉杆出现较大附加弯矩的原因.     

静定桁架结构截面最优化设计的功定向配置法

以Kuhn-Tucker函数的极值条件为出发点,证明多节点位移与多杆内应力约束下结构重量最轻化问题可转化为单约束问题来求解,可将位移—重量分配准则和应力—重量分配准则转化为功定向分配准则。利用功能互等定理,将位移与应力约束统一为功的定向约束,以此为基础构造出功定向配置法,以各承受节点载荷的节点位移作为约束控制点,组成具有正定性质的位移约束;或用位移约束与应力约束的组合,构成具有正定性质的位移与应力约束;结合位移极射法和满应力法获取最优解。并用二杆和六杆静定桁架结构的算例验证相关理论和算法。     

注塑机拉杆三角螺纹端卸载槽的多目标优化

针对注塑机拉杆三角螺纹在近卸载槽处发生早期断裂的问题，在用ANSYS软件对近卸载槽处三角螺纹进行有限元分析的基础上，就拉杆三角螺纹端卸载槽的几何特性建立参数优化模型，以控制三角螺纹在近卸载槽附近的最大应力、卸载槽的最大应力以及卸载槽加工量最小化为统一的目标函数。通过对拉杆在单向拉伸力作用下的多目标优化，可使拉杆三角螺纹牙根在卸载槽处的最大应力降低55％，在偏载作用下，其最大应力降低21．4％。在单向拉伸力作用下，拉杆卸载槽的最大应力比平均单向拉伸应力提高26．5％，使卸载槽能够较好地发挥其卸载的作用。     

双曲肘五孔斜排合模机构的设计改进

针对某系列注塑机合模机构存在移模运动不顺畅、移模行程不够理想的问题,建立其数学分析模型,并对机构的特性进行分析,找出其存在问题的原因。依据双曲肘五孔斜排合模机构的特点建立优化模型,对比分析优化前后的机构特性。用UG软件建立该机构的三维数字模型,并进行运动仿真以验证优化结果的可靠性,取得较好的结果。     

注塑机定模板的拓扑构形及参数优化

针对注塑机定模板变形量较大和易在其喇叭口附近出现早期开裂的问题,运用ANSYS软件内嵌的APDL语言建立定模板的三维几何模型、有限元分析模型和分层顺序优化模型.用序列凸规划(Sequential Convex Programming,SCP)法对定模板进行拓扑优化,依据伪密度云图构造其分层结构.在新构形的基础上,以定模板的最大变形量和最大应力为约束条件;以体积最小化为优化目标,用最小二乘法建立目标函数和约束条件的逼近函数.用罚函数法建立基于响应面的无约束方程,用序列无约束最小化方法(Sequential Unconstrained Minimization Technique,SUMT)对结构参数进行优化.新结构的分析结果显示:其应力分布较均匀,拉应力区域的最大应力较小.     

《金属工艺学》教学中存在的问题及解决办法

《金属工艺学》是一门系统性、理论性、实践性很强的专业基础课。本文基于课程教学现状,分析了存在的问题,提出了解决的办法,包括:培养学生学习兴趣,疏通课程知识点结构,采用多媒体与传统教学相结合,采用启发式、互动式、讨论式教学方法,理论教学与实习实训有机结合等。     

注塑机拉杆固定端三角螺纹的应力分析与优化

针对注塑机拉杆在使用过程中易在其固定端三角螺纹处早期断裂的问题，就三角螺纹的特点，采用ANSYS软件内嵌的APDL语言建立拉杆固定端三角螺纹的二维几何模型、有限元模型与优化模型。在对比分析弹性材料与弹塑性材料三角螺纹受力特点的基础上，运用弹性材料的分析模型对三角螺纹参数进行优化。对比优化前后拉杆三角螺纹的弹性与弹塑性应力分析表明，拉杆三角螺纹的承载能力得到大幅提高，并可确定拉杆三角螺纹的合理牙型数。     

与时俱进的金工实习教改实践

金工实习是工科院校的重要实践课程,地方性院校需要结合自身的办学条件开展具有地方特色的金工实习教学。文章在总结我院金工实习教学经验的基础上,提出以下教学改革思路：在强化基础训练的同时,以专业分级教学为基础,着力发展以产品全制造过程为中心的教学理念,加强创新能力培养和数控加工的工程实践训练。     

MathCAD在机构运动可视化分析中的应用

介绍了利用M athCAD软件在数值计算和图形绘制等方面的功能,以及对机构运动特性进行可视化分析的特点与实例。该软件用于机构精确设计,其程序直观性好,可给出实时图形结果,便于工程设计的应用。