基于SiPESC.OPT的结构动力模型修正研究

将模型修正问题转化为优化问题,基于自主研发的优化分析软件SiPESC.OPT并集成结构有限元分析软件,研究了结构动力模型修正问题,通过桁架和Garteur飞机的修正算例很好地证明了该方法的可行性.通过SiPESC.OPT和商用有限元软件的集成,实现了优化算法和有限元分析类型多样性的需求,不仅提高了模型修正的效率,且保证了有限元分析的精度,有很高的工程实用价值.在Garteur飞机修正算例中,详细阐述了模型精化、参数增减及取值范围调整、灵敏度分析等过程,取得了精度很高的修正结果.     

客车车架的结构优化设计

文章以有限元结构分析和优化算法相结合为手段,以某型大客车车架为例,根据对车架的静态强度、刚度和模态特性的分析结果,对车架局部进行了改进设计和中段纵梁的截面尺寸的设计优化,建立了中段纵梁的力学模型、优化参数模型及有限元模型,采用ANSYS参数化设计语言编制了优化设计程序,用ANSYS软件中的零阶优化方法获得最优设计;另外对车架主要结构进行了拓扑优化,优化结果使纵梁结构节省了部分材料.计算结果表明,该优化设计的方法可广泛应用于车架的优化设计工程.     

发动机涡轮静子优化设计系统开发

以大型有限元分析软件ANSYS为计算分析平台,开发了发动机涡轮静子结构优化设计系统。该系统将传统的经典强度计算理论、工程有限元数值计算方法以及现代优化设计技术相结合,建立了涡轮静子部件的结构优化设计平台。通过CAD参数建模技术与CAE分析技术的结合,实现了几何建模→数值参数化→有限元分析→遗传算法优化的完整的技术路线。以涡轮静子部件内环孔洞形状优化为例,进行了软件的实际应用,计算表明该系统为发动机涡轮静子结构的快速优化提供了一个强有力的高效设计工具。     

大跨度桥梁施工的自适应算法研究

文章主要介绍了改进算法在某斜拉桥施工监控中的应用.针对传统算法在桥梁施工控制中线形和内力预测的性能不足,引入CI区间对施工误差数据进行优化和处理,提出残余误差均值叠加优化的改进思路.利用MIDAS有限元软件对桥梁结构进行建模分析,利用MATLAB软件对桥梁施工的理论和实测数据进行算法分析.结果表明:与传统算法的预测相比,均值叠加优化法对大跨度桥梁施工的预测控制具有优势,其合龙精度和内力精度满足施工设计的要求,验证了该方法的可行性.     

基于粒子群算法的多用途船结构优化

建立了多用途船的舱段有限元模型,利用Matlab调用有限元软件,将粒子群算法（PSO）引入复杂船舶结构的优化中,实现了PSO对复杂船舶结构的优化,取得较好的结果,并与遗传算法的结果进行了对比, 验证了PSO用于复杂船舶结构优化的有效性.     

基于改进粒子群算法的薄板件定位策略优化

目前薄板件定位策略优化需要进行大量的有限元分析,限制了夹具设计的效率。为了减少有限元分析次数,提出了一种基于惯性权值的粒子群改进算法,并通过对有限元软件的二次开发将该优化算法应用于夹具定位点的优化设计当中,以某车身前翼子板为实例进行了夹具定位优化设计,结果表明了方法的有效性。     

基于粒子群算法的大跨度钢结构吊点层次优化

在面对大跨度钢结构的多台起重机协同吊装时,为了解决各种变形协调方程都不明确情况下的结构吊点设计问题,利用最小应变能原理,基于改进粒子群算法对吊点进行层次优化,即对吊点数量和布局进行综合优化.通过对标准粒子群算法进行改进并结合APDL的ANSYS二次开发技术,在MATLAB环境中编制了适应大跨度钢结构多吊点层次优化的程序,有限元软件ANSYS被后台调用求解目标函数.该方法充分发挥了有限元软件数值计算准确及粒子群算法求极值的高效性和全局性的优点,与ANSYS自带的零阶方法以及遗传算法、模拟退火算法等进化算法相比表明,本优化方法取得了较好的结果,为解决大跨度结构的吊点离散变量组合优化问题提供了一种新的更有效的途径.     

有限元平面三角形网格的优化

本文对有限元平面三角形网格优化的基础上，系统地提出了“结构优化”的概念，并对以往的网格光顺算法做了改进，提出了一种将结构优化和位置优化相结合的网格优化方法，弥补了以往的优化方法中对结构优化的忽视，使网格优化更加完善。     

液压机下横梁结构拓扑的进化结构优化

针对传统的形状尺寸优化方法难于获得全局最优解的问题,应用基于应力突变率的双向进化结构优化(BESO)算法对传统三梁四柱式液压机下横梁进行结构拓扑优化,分析进化历程和参数指标.算法实现了液压机下横梁最优结构拓扑和形状尺寸优化的一致,获得了合理的液压机下横梁新型拓扑结构.有限元分析对比表明,新结构实现了结构最大应力最小化和应力分布均匀化,提高了材料利用率.     

基于改进模拟退火算法的建筑结构抗震优化设计

针对“大震不倒”的抗震设防目标．提出一种在强震作用下建筑结构的优化设计方法．依据“用相同的投资获最好的设计”的设计理念,建立以建筑结构最大的层间位移最小化作为优化目标,同时满足体积约束的优化数学模型．采用动力有限元分析模型和高效的显式动力分析方法对强烈地震波作用下的结构进行分析,获得最大的层间位移;采用改进的模拟退火算法求解优化数学模型,设计了一种产生可行解的状态发生器．由该状态发生器产生的新状态均满足所有的约束条件;在显式动力分析软件ANSYS／LS-DYNA的基础上进行二次开发,实现了一个三维框架结构的抗震优化设计．数值算例表明,该方法能获得较高质量的解,具有现实的工程意义．     

基于ANSYS软件的机床主轴箱设计分析

主轴箱是机床的关键部件之一.主轴箱的动态特性,直接影响整机加工效果.充分利用有限元分析软件ANSYS,在主轴箱动态设计优化方面已经发挥了重要作用.本文主-要从ANSYS软件和有限元的设计简介入手,对ANSYS优化设计和有限元建模设计提出了具体的设计方法.该方法的采用,为复杂机械结构优化设计,提供了一种新解决办法.     

基于高精度模型的机翼气动结构多学科设计优化方法

利用低自由度协同优化方法对轻型飞机机翼进行了气动/结构多学科设计优化,气动和结构两个子系统实现了并行,其中气动分析采用CFD软件Fluent,结构分析优化采用有限元软件MSC.Patran＆Nastran。建立了基于Catia、Gambit和Fluent等通用软件的气动自动化分析模型。提出了利用三系数四次响应面模型拟合机翼上的升力分布以实现不同子系统并行和气动力的传递。以气动自动化分析模型和三系数四次响应面气动载荷分布模型为基础,提出了面向高精度气动分析的气动分析代理模型的建立方法。机翼优化结果表明LDFCO/V1方法可以成功地利用高精度模型实现机翼气动/结构多学科设计优化。     

基于ANSYS的推力滚子轴承优化及软件的研制

将有限元结构分析与优化算法相结合,应用APDL建立了多排均载推力滚子轴承的有限元模型及优化数学模型.对该类轴承结构尺寸进行优化,得到最大均载率.采用UIDL语言编制用户界面,该软件封装了有限元模型和优化数学模型等要素,便于普通设计人员的使用.     

多工况下的桥式起重机有限元分析及优化设计

针对桥式起重机在多种工况下的不同载荷组合的强度、刚度、稳定性的检测和实验难以实现的问题,以桥式起重机为研究对象,通过SoildWorks建立三维模型,导入Midas NFX有限元仿真分析软件,设计在多种工况下切实可行的桥架结构模型实验方案,开展线性静力分析、疲劳分析和屈曲分析,对起重机主梁的强度、刚度和稳定性进行有限元分析研究,结果表明,该桥式起重机静强度,静刚度,疲劳强度和稳定性均满足设计规范要求,且整体结构还有较大的优化空间,采用智能优化算法—镜面反射算法对起重机金属结构设计参数作优化分析,提出了改进方案,极大地减轻结构的质量,为后续同类型结构设计提供了科学的参考。     

基于描述性和有限元计算的散货船结构优化设计

HCSR强制要求船长大于90 m的散货船结构设计必须满足协调共同结构规范,并必须对货舱段结构进行有限元分析。目前基于有限元直接计算的船舶局部结构优化和优化算法研究非常成熟,缺乏基于描述性计算方法与基于有限元直接计算方法的结构化对比研究。文章对散货船进行舱段有限元建模,根据HCSR规范设定边界条件、选取实际载荷,进行有限元求解,并通过对不同构件2种计算结果的对比,分析2种计算要求对不同构件的影响进行结构优化。     

基于参数化的特种装备专家系统平台开发

基于自顶向下的设计理念，提出一种结构框架模型的概念，通过EXCEL表进行框架模型全尺寸驱动，并在此基础上实现三维数模的生成；同时，利用有限元分析软件的二次开发技术，引入基于参数策略的改进粒子群算法，编写有限元分析程序，实现先进算法理论与工程优化问题的联合求解，完成整机关键部件的参数化工程分析；最后对相关程序高度集成，完成专家系统的平台搭建.用户通过交互界面输入设计参数，即可得到三维参数化数模与有限元分析结果，从而指导实际设计.斗轮堆取料机轮体算例应用表明，该平台对于大型特种装备的产品系列化开发，具有较好的指导意义.     

基于有限元与正/逆向技术的产品结构轻量化设计

首先对目前产品轻量化设计的现状进行了分析,而后以某机械臂结构为研究对象,应用有限元分析软件进行了静力学求解,并基于其静力学结果对研究对象的结构进行了拓扑优化分析。为高效的利用拓扑优化计算结果,将计算结果输出并运用正/逆向技术进行了模型重构,对重构后的模型进行了相同加载条件下的静力学校核,以验证结构设计的合理性。通过研究验证了拓扑优化与逆向工程技术相结合的方法在产品轻量化设计过程中的可行性。     

高速磨床主轴模态测试与分析研究

在MSC.PatranNastran软件平台上建立了CNC8312A高速凸轮轴磨床主轴在支承约束状态下的有限元模型,对其结构进行了动态分析与优化并得到了主轴的最优结构模型,应用LMS振动及动态信号采集分析系统对优化前后的主轴进行了模态测试与分析.实验表明,测试得到的主轴动态特性和利用有限元软件仿真分析得到的主轴动态特性是一致的,优化后的主轴1阶固有频率明显提高,利用有限元软件进行高速磨床主轴结构优化是可行的.     

基于有限元法的结构可靠度分析优化算法的实现

为快速、高效地进行基于随机有限元法的结构可靠度分析,从结构可靠性指标的几何意义出发,提出了在ANSYS平台上采用有限元法和梯度优化算法相结合的方法进行可靠度分析的构想,对ANSYS进行二次开发实现了该方法.算例结果表明,该方法与Monte-Carlo法的计算精度基本一致,但需要的计算量比验算点法还要少.因而,该方法能用较少的有限元计算次数得到较精确的可靠度和验算点值.     

复杂应力构件多荷载工况下的配筋优化

遗传演化结构优化算法自提出以来,研究主要针对单荷载工况的情形,研究成果对于指导实际工程设计存在缺陷.为了满足工程应用的需求,本文以ANSYS有限元软件的非线性分析为平台,选用solid65单元和link10单元分别模拟混凝土单元和钢筋单元,将分离式模型遗传演化结构优化推广到复杂应力构件多荷载工况下的配筋优化.通过选用开洞深梁和开洞剪力墙作为数值算例以验证,分离式模型遗传演化结构优化可以综合考虑多个荷载工况的影响,减少人为因素的干扰,直观地计算出钢筋配置方案,很好地完成复杂应力构件在多荷载工况下的配筋优化设计,所得的结果符合受力机理,且不会使钢筋过度集中,还因为提高了钢筋的利用效率,所以相比弹性应力设计方法节省了用钢量.