基于有限元方法的主轴轴承跨距优化

通过建立包括轴承结合面在内的主轴系统的有限元模型,利用有限元方法分析了一台龙门式数控镗铣床主轴部件的静刚度,并通过静刚度实验验证了该模型的有效性。随后在Ansuys环境下利用APDL语言实现有限元模型的参数化,并讨论了该主轴轴承跨距的优化问题。

基于ADAMS的锁紧臂机构的动力学仿真及参数化分析

在一自动对接机构设计中,为了获得符合应用要求的锁紧臂机构参数,采用系统动力学仿真软件ADAMS建立了锁紧臂机构的动力学仿真模型,利用ADAMS软件的分析工具对参数化锁紧臂机构模型进行分析研究,获得了符合应用要求的参数值,从而实现了锁紧臂机构的优化设计。

基于小生境遗传算法和RANS方程的平面叶栅气动优化设计

发展了一种将小生境遗传算法与RANS方程数值求解相结合的平面叶栅全局优化设计方法.该方法针对遗传算法的搜索原理和平面叶栅的气动外形特点,提出了与之相适应的Bezier曲线参数化表达,构造了用于优化设计的适应度函数.优化设计变量是平面叶栅的参数化Bezier曲线特征多边形控制点坐标,目标函数为极大化叶栅的升阻比,约束条件综合考虑了叶栅的进出口几何安装角及叶片强度和性能等要求,约束条件的处理采用松紧罚函数法.优化得到的叶栅升阻比比初始叶栅提高了8.3%.

基于不完全敏感性方法的低比转速离心叶轮优化研究

针对传统离心叶轮优化设计方法的不足,提出基于不完全敏感性方法的低比转速离心叶轮的优化方法。该优化方法在求设计目标函数对流道形状控制变量的梯度时,忽略流道形状的变化对流场状态变量的影响,因此在一次优化循环中,只需要进行一次流场计算,避免应用有限差分方法中计算一次梯度矢量时需要多次计算流场,也避免在伴随方法中复杂的伴随方程的推导及求解,计算量大大减少。以低比转速离心叶轮作为研究对象,采用泰勒展开法参数化控制二维叶片形状,将泰勒多项式中的系数视为控制变量,选取作用在叶片上的转矩作为优化目标函数。应用不完全敏感性方法易于计算目标函数对控制变量的梯度,沿梯度矢量的反方向不断更新叶片形状来逐步寻优,最终找到目标函数值最小时的最优设计,算例计算结果表明,提出的不完全敏感性方法应用于低比转速离心叶轮优化是可行的。

离心泵叶轮的参数化设计

对离心泵叶轮优化设计存在的问题进行了详细的阐述,离心泵叶轮优化设计的主要困难在于复杂的内流道形状及其与泵水力性能间复杂的隐式关系,对基于NURBS的曲面设计方法、基于自由曲面变形方法及偏微分方程方法 3种离心泵叶轮参数化设计方法的研究进行了详细的介绍.为了减少计算量,采用偏微分方程方法对离心泵叶片几何形状进行参数化控制,参数化控制偏微分方程的边界条件,假定方程中的控制参数a(u,v)为常量1,采用响应面方法对泵叶轮进行优化设计,根据试验及模拟结果进行二阶多项式响应面回归,分析发现二阶多项式响应关系不能反映离心泵叶轮设计目标与控制变量间的复杂的非线性关系.为此,在此基础上提出采用偏微分方程构建设计目标的偏微分超曲面响应,数值求解多维空间上偏微分方程的边值问题,进行优化分析得到最优设计.优化设计实例计算结果表明提出的理论及方法是合理的.

基于有限元的精密主轴多目标优化设计研究

随着切削速度的不断提高,对主轴的动静态特性要求也越来越高。经验设计已不适应新产品的研制开发需要。在对精密主轴进行参数化建模的基础上,利用有限元扫描,分析各设计变量对状态变量和目标函数的影响。在有限元软件中建立了该主轴的多目标优化模型,通过比较优化前后主轴的性能可知:通过优化不仅提高了主轴的动刚度和固有频率,而且减小了主轴的质量,使结构参数更合理,能满足工程实际应用需要。

液压摆臂裁断机立柱结构优化与参数化设计

对裁断机立柱的强度和刚度计算进行了详细分析 ,建立了立柱结构参数的优化设计模型 ,优化设计结果可以在GHCAD环境下 ,实现立柱零部件图形的尺寸驱动 ,完成参数化设计工作。

主轴结构优化的有限元方法

利用有限元分析软件ANSYS计算数控镗铣钻床主轴的静态变形与一阶固有频率。在ANSYS中利用APDL语言实现主轴有限元模型的参数化,并对主轴的结构进行优化设计,求出了主轴优化后的主要结构参数。分析结果表明,采用优化的主轴参数不但降低了主轴自重而且提高了主轴的刚度和临界转速,使主轴在结构方面更加合理、安全。

非参数化模型的优化参数定义方法

用各种CAD软件建立分析对象的三维模型,可以很方便地利用ANSYS提供的接口导入到ANSYS中,大大节省了建模的时间,但当分析是基于模型参数时,外部导入的模型往往因采用的建模方法是非参数化建模而导致而不适用,或要花很多的时间进行处理。为了使多种建模方法得到的模型都能实现参数化分析,提出了一种非参数化模型的参数化定义方法。首先在CAD软件中对三维模型的体属性信息进行补充和添加,对需要参数化的参数按ANSYS文件名要求进行定义,然后再导入到ANSYS中,在ANSYS中模型则有了参数信息,可以实现参数化优化。以UG NX9.0为例,验证了此方法的可行性。

基于NSGA-Ⅱ算法的水轮机活动导叶多目标优化设计

建立了基于NSGA-Ⅱ算法的叶片多目标水力优化设计系统,该系统以叶片的形状参数为优化变量,以能量性能和空化性能为目标函数,将NSGA-Ⅱ遗传算法引入作为优化工具以实现叶片的多目标优化设计.对某电站水轮机模型活动导叶的水力性能进行了优化设计,优化后导叶流道的进出口总压损失减小了26.97%,导叶表面上的最低静压力值上升了34.176%.结果表明,优化后的导叶不仅减小了流动损失,而且具有更好的空化性能.所提出的优化方法能以较少的变量控制叶片几何形状,且能有效分析各设计变量对目标函数的影响程度和范围,缩小优化问题的规模,得到满意的优化结果,可作为一种有效的水力机械叶片优化设计工具.

基于Newton-Raphson法的发电机油箱优化设计的研究

求解油箱的质量、容积与其尺寸参数间的关系是非常复杂的,而Newton-Raphson法简化了求解过程。通过参数的预置,在UG软件中建立了油箱参数化模型。借助Excel电子表格,实现了对油箱参数的目标优化搜索,最后获得理想的油箱模型。

机械零件结构的参数优化设计与三维优化模型的实现

以某机床主轴设计为例,建立了零件优化设计数学模型,并设置了结构优化参数,分析了主轴轴端的变形量。利用UG软件的表达式窗口和优化模块,进行了优化计算,同时,创建了主轴结构三维参数化基础模型,并实时形成了基于基础模型的优化模型。

基于APDL对偏心平底直动式从动件凸轮机构的研究

为实现偏心平底直动式从动件凸轮机构的快速建模,确定其建模特点和规律,利用理论力学的方法对该机构进行了基本分析,并基于APDL语言在优化设计的基础上,建立了相应机构的参数化模型;研究表明,这种方法是有效的,同时也提供了一种可以快速了解机械类零件实体模型的方法。

基于APDL的高耸结构优化设计与数值模拟

为解决某高耸结构的优化设计问题,基于参数化设计思想和有限元方法,在论述风荷载和地震荷载的有限元处理方法,以及分别分析风荷载和地震荷载作用下该高耸结构变形和应力分布的基础上,结合APDL语言和大型通用有限元分析软件ANSYS中的Design Opt工具进行优化设计,合理确定各梁、杆单元的横截面尺寸。该方法避免了传统设计方法中繁杂的手工计算与验证,提高了设计精度和效率。