ANSYS软件在机械结构优化设计中的应用

四信息技术四王永利,等四ANSYS 软件在机械结构优化设计中的应用

http :?https://www.wendangku.net/doc/9a12010337.html,一E-mail :ZZHD@https://www.wendangku.net/doc/9a12010337.html, ‘机械制造与自动化“

作者简介:王永利(1975-),男,辽宁阜新人,工程师,硕士,主要从事工程装备方面的研究工作三

ANSYS 软件在机械结构优化设计中的应用

王永利1,上官林宏1,刘永跃2

(1.济南军区司令部工程科研设计所,山东济南250002;2.济南军区司令部军训部,山东济南250002)

摘一要:介绍了ANSYS 软件的优化方法和优化设计的基本步骤,并结合实例,完成了某装备工作装置5节同步伸缩臂的优化设计,在满足工程要求的情况下,得到了合理的截面尺寸,降低了工作装置质量,节省了大量的工程材料三关键词:机械;结构设计;有限元分析;优化设计

中图分类号:TH122;TP319一一文献标志码:B一一文章编号:1671-5276(2015)03-0116-04

Application of ANSYS Software to Mechanical Structural Optimal Design

WANG Yong-li 1,SHANGGUAN Lin-hong 1,LIU Yong-yue 2

(1.Engineering Institute of Scientific Research &Designing ,Jinan Military Area Head Quarters ,Jinan 250002,China ;https://www.wendangku.net/doc/9a12010337.html,itary Training Departmen of Jinan Military Area Head Quarters ,Jinan 250002,China )

Abstract :This paper introduces the optimization method of ANSYS software and the basic procedure of the optimization design ,for

example ,the optimization design of section 5synchronous telescopic jib of an engineering equipment is completed.On the conditions of meeting the engineering requlrements ,the reasonable orm work device is reduced and a large amount of engineering materials are saved.

Keywords :mechanism ;structure design ;finite element analysis ;optimization design

0一引言

优化设计是一种寻找确定最优设计方案的技术三所谓

最优设计 ,指的是一种方案可以满足所有的设计要求,而且所需的成本最小三随着计算机和有限元分析技术的发展,其在机械产品结构优化方面的应用日益增加

[1-2]

三目前,具

有结构优化设计功能的商用软件比较多,为机械结构优化设计提供了强有力的工具,结合实例对利用有限元分析软件ANSYS 进行结构优化设计进行介绍三

1一ANSYS 软件的优化方法

ANSYS 中提供的优化算法有2种:子模型近似优化

方法(SUBP)和一阶方法三两者的共同特点都是通过对目标函数添加罚函数将约束优化问题转换成非约束问题,属间接解法三其中前者又称为零阶方法,因为它只用到因变量而不用其偏导数,其本质是采用最小二乘逼近,求取一个函数面来拟合解空间,然后再对该函数面求极值,优化精度一般不是很高;一阶方法又称梯度寻优法,要计算因变量对自变量的偏导数,在每次迭代中,用最速下降法或共扼梯度法确定搜索方向,它的精度高但计算量大,而且有可能收敛于局部最小[3]三

对于大多数工程问题零阶方法是一个很完善有效的处理方法,但零阶方法不够精确;当精度非常重要时,适合用一阶方法进行优化三除了这两种优化方法,ANSYS 程序还提供了一系列的优化工具以提高优化过程的效率三

例如,随机优化分析的迭代次数是可以指定的,随机计算结果的初始值可以作为优化过程的起点数值等三

2一ANSYS 优化设计的基本步骤

进行优化设计首先要把实际的设计问题用数学表达式加以描述,即转化成数学模型,然后根据数学模型的特性,选择适当的优化计算方法及程序,以计算机作为工具来求得最佳设计[4]三使用ANSYS 软件优化设计的一般步骤如图1所示

三

图1一基于ANSYS 的优化设计过程框图

四

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