零阶方法在特高压变压器线圈电场优化中的应用

采用有限元分析软件ANSYS的参数化编程语言APDL(ANSYS Parametric Design Language)建立了特高压变压器底部线圈的参数化有限元模型.计算了底部线圈的电场分布,并提取出最大电场强度值.在此基础上,针对线圈结构的参数设计,采用零阶优化方法,对特高压变压器底部线圈的电场进行优化.优化结果表明,采用零阶优化方法优化后,最大电场强度强度值明显降低.

零阶方法的矮塔斜拉桥索力优化

近年来,一种新型桥梁结构-矮塔斜拉桥发展迅速,应用广泛,其在材料特性、结构形式等各方面的发展都日趋完善。如何确定矮塔斜拉桥的合理成桥索力,是矮塔斜拉桥必要解决的关键问题之一。本文以新洋港特大桥为工程背景,研究了合理成桥索力的确定方法,并且使用有限元软件ANSYS建立斜拉桥的模型,可用零阶方法对新洋港特大桥的成桥索力进行优化。计算结果表明:采用零阶方法对矮塔斜拉桥进行合理成桥索力的确定是可行的。

基于ANSYS零阶方法的海上风机单桩基础优化分析

采用ANSYS有限元软件模拟了某海上风机单桩基础,考虑风、波浪、海流等环境荷载的共同作用对风机基础进行了拟静力分析,基于ANSYS零阶优化方法对桩基尺寸进行了优化。在保证位移、应力及稳定性要求的前提下,减小了桩基壁厚,优化后使桩基的总体积减小了33.4%,达到了轻型化设计目的;结合优化过程中目标函数、设计变量和状态变量的变化规律,提出了桩顶位移是优化设计的主要限制条件,结构设计时可以考虑进行形状拓扑优化;在保证桩顶位移的情况下,可以适当减小桩基础某些地方的壁厚,使材料的强度得到充分的利用。

基于近似投影的分布式零阶Push-Sum优化算法

为了优化求网络中所有个体局部目标函数(可能非光滑)之和平均值的最小值,采用了基于近似投影的分布式零阶方法,针对个体间的有向非平衡通信,通过与Push-sum算法相结合,研究了基于近似投影的多个体网络分布式零阶Push-sum优化算法。理论分析表明,在有向切换网络强连通的情况下,该算法收敛且收敛速度为O ln T+(1)(/T)。

同轴双输出行星齿轮减速器的设计

为了缩小行星架与壳体两者的体积,提高行星齿轮减速器的结构独特性,满足外廓尺寸和质量相关设计标准和要求,设计一款功能完善、实用性强的同轴双输出行星齿轮减速器。在运用ANSYS有限元优化设计理念的基础上,完成对减速器实体模型的构建。从行星架结构优化设计和壳体结构优化设计两个方面入手,完成对减速器关键零部件的优化设计。结果表明,在ANSYS有限元优化设计理念的应用背景下,设计的同轴双输出行星齿轮减速器运行正常、可靠、稳定,各个功能模块均满足设计的相关要求,可为相关人员提供有效的借鉴和参考。

基于粒子群算法和ANSYS的层合板自由边界处层间正应力的优化研究

由于层合板结构相邻铺层之间材料参数的不匹配,层合板受外载作用时,板的自由边界处会产生奇异的三维层间应力场。笔者以层合板自由边界处层间正应力为目标,对层合板的铺层结构进行了优化。优化方法采用粒子群算法(PSO)与有限元相结合的方法,开发了PSO和通用有限元软件之间的接口程序。笔者还采用ANSYS自带的零阶优化方法进行了优化,并与PSO方法做了比较。优化算例分别考虑了面内拉伸载荷和面外横向载荷。优化结果表明:零阶方法的优化结果对初始值敏感,初始值不同,得到的优化解也不相同。而PSO方法由于是利用随机生成的初始值并通过进化来搜寻全局最优解,从而避免了初始值的影响,且PSO在寻优效率上具有显著的优势。

2500t环轨起重机主臂架的优化设计

采用分层优化的思想,以总重量为目标函数,以臂架强度、整体刚度、局部刚度和臂端挠度为状态变量,分别用零阶方法和一阶方法对2 500t环轨起重机主臂架进行了优化设计.主臂架重量减轻了18.5%,效果显著.对比分析了两种优化方法的优缺点及适用范围,为大型桁架式臂架优化方法的选择提供了参考.

同轴双输出行星齿轮减速器结构优化设计

同轴双输出行星齿轮减速器因具有独特的结构型式而成为研究重点之一,由于其需满足外廓尺寸和质量等使用要求仍存在较大的设计困难。应用ANSYS软件的APDL语言,编写集参数化造型、网格划分、边界条件处理、优化分析于一体的命令流程序。在满足强度、刚度的前提下,采用零阶优化方法对行星架和壳体零件进行优化设计,减小行星架和壳体的体积。

吊具夹持机构的结构优化研究

为使吊具夹持机构满足载重工况的同时又尽可能降低自身质量及体积,对其进行接触应力、结构强度及优化设计分析,并根据最优设计参数作为制作夹持机构实物的具体数据,以实现对大直径、高质量、高温度零件的吊装。首先,该文采用Ansys Workbench建立夹持机构的参数化有限元模型,并进行接触分析,得出强度相对薄弱位置,进而提出改进和优化方案。其次,建立夹持机构的结构优化模型,采用零阶优化方法进行优化处理,从而得到模型的最优设计参数。从优化结果可得,夹持机构的比重较轻,夹持臂厚度变薄,而此时的最大综合位移和最大等效应力依然满足设计要求。最后,以优化分析结果作为夹持机构的实物制作数据支撑,制作调试后的吊具现场使用状况良好,效果比较理想,可验证分析结果的准确性。

基于ANSYS软件的拱坝体型优化探讨

在基本荷载组合情况下,采用以有限元分析为基础的美国ANSYS结构分析软件中的零阶方法对抛物线型拱坝进行体型优化。计算实例结果表明,该方法求解效率高,优化后的坝体应力分布更趋于均匀。

带式输送机机架结构的优化分析

针对带式输送机机架结构设计常常较为粗大,可能造成浪费这一问题,采用零阶优化的方式对机架结构进行优化设计,以机架的重量为目标函数对机架使用的H型钢的尺寸进行优化设计。结果表明,经过优化设计的机架在满足系统应力需求的基础上可使机架质量降低33%,可有效降低机架生产制造的成本。

考虑结合处弯矩限值的混合梁斜拉桥索力优化

根据混合梁斜拉桥的结构特点,考虑混凝土主梁和钢主梁结合处弯矩的限值,利用有限元方法建立混合梁斜拉桥成桥索力的优化模型.以塔梁的弯曲和拉压应变能之和为目标函数,以斜拉索的初张力为设计变量,成桥索力和主梁钢混结合处的弯矩为约束条件,结合ANSYS优化模块中的零阶和一阶方法进行求解,确定合理成桥状态下的索力.在优化过程中,改变结合处弯矩的限制范围,分析成桥下的内力和位移随限制范围变化的规律.通过一座单塔斜拉桥算例计算表明:将弯矩限值控制在0.3～0.5倍的主梁最小和最大弯矩范围内,得到的成桥状态最合理.索力从塔至边墩呈均匀增长趋势,主梁弯矩图变化平顺,结合处弯矩较小.