基于杂交元和变密度法的连续体结构拓扑优化设计

将杂交元推广于结构拓扑优化设计,推导了拓扑优化中数值计算和敏度分析的基本方程,对等参元和杂交元的拓扑优化结果进行了对照,最后的优化布局表明：使用杂交元能得到较好的拓扑优化结果,再实施过滤技术,优化结果会更加精致。杂交元不仅能提供更高精度的拓扑优化结果,而且还能进一步克服等参元难免的棋盘格式问题。     

基于变密度法的结构强度拓扑优化策略

基于变密度法的结构强度拓扑优化中,优化结果存在灰度单元,导致结构应力水平难以准确预测,后处理前后结构应力水平变化较大.该研究通过采用基于过滤-投影的结构参数化方法,实现在迭代优化过程中结构中间密度单元比例不断下降.通过研究结构比强度问题主要优化参数对寻优过程、优化结构强度的影响规律,提出了先结构拓扑优化、后近似形状优化...     

基于变密度法的山地自行车关键连接结构件拓扑优化设计

针对山地自行车减震器端和车架连接端的关键结构部件的轻量化设计问题,构建等比例三维实体模型,并采用变密度理论的拓扑优化方法,以最大化刚度为优化目标,以设计空间总体积和质量作为约束条件,对山地自行车结构部件进行拓扑优化再设计。优化求解获得一个新型的连接结构件,并对该结构在实际工况下的Mises应力、最大位移和安全系数等进行仿真校核,通过优化前后结构的分析结果综合对比,发现在保证结构部件强度、可靠性的前提下,该结构部件实现减重约50%,极大节省材料消耗。     

基于密度法的传热结构拓扑优化设计

传统的传热结构设计一般是基于热力学计算及工程经验,然而这种方法很难解决复杂边界条件的传热结构的设计问题.采用传热结构拓扑优化设计方法可有效解决传统设计方法难以解决的复杂边界问题.以密度法为基础,建立了散热弱度为目标函数的传热结构拓扑优化数学模型,推出了满足KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件的最优准则法迭代公式.采用高阶单元的方法消除了优化过程中的数值不稳定现象.通过Dirichlet边界和Neumann边界不同组合下的数值算例,验证了算法的有效性.薄壁管的算例也表明,该算法也适用于三维壳体问题.     

连续体结构拓扑优化的过滤变密度法

为了解决经典变密度法存在的灰度单元收敛过慢以及优化结果灰度单元过多问题,引入带灰度过滤函数的变密度法模型.根据过滤函数的性质,给出了2个带可调参数的过滤函数模型.通过经典MBB梁优化算例,比较过滤函数对灰度问题的改善效果,分析了参数对优化目标的影响并给出了合理的参数选择模式.计算结果表明了此方法的合理性和有效性.带灰度过滤函数的变密度法一方面使得优化结果具有较好的0—1清晰性;另一方面,过滤函数加快了灰度单元的收敛速度,从而减少了优化收敛所需的迭代次数.     

三轴进给的叶片电解加工

为了消除多工序、多次定位对叶片电解加工精度的不利影响，自行研制开发了三轴进给的叶片电解加工系统及其控制系统软件．该加工系统不仅可以实现叶身全方位一次电解成型，而且可按照优化的角度进行电解加工．同时从理论上推导了叶片装夹角和阴极进给角与电解加工精度的关系，提出了二次判优准则．在Unigraph软件平台上，对某型航空发动机叶片进行实体造型，并以叶片的实体造型为研究对象，结合二次判优准则及自行开发的判优软件，对叶片装夹角和阴极进给角进行优化，优化结果符合实际加工情况．     

基于PMAC卡的电解加工机床旋转位置回零研究

为适应整体叶盘通道的加工要求,以复合进给电解加工机床为研究对象,介绍了机床加工位置旋转回零原理,设计了旋转回零方案,基于PMAC运动控制卡,建立了全闭环控制系统,驱动器采用转矩模式,通过调用TurboPMAC2的回零功能模块编写了运动程序,并利用LABVIEW语言开发环境设计了旋转位置回零控制程序,最后进行了测试试验。结果表明,系统响应迅速、运行可靠,电解加工机床C轴实现了在不同角度下的精确旋转回零运动,为开展高精度的电解加工奠定了良好的基础。     

机床结构振动模态灵敏度的矩阵摄动分析法

采用矩阵摄动法导出了机床结构振动模态的灵敏度分析方法,并给出了复杂结构模态灵敏度的子结构表达方式。用所编制的计算机程序,对机床主轴部件的模态灵敏度进行了分析,所得结果与用直接搜索法一致。     

基于MATLAB的机床主轴结构参数优化设计

在建立机床主轴数学模型和约束条件的基础上,运用Matlab优化工具箱对主轴结构进行优化设计,使机床设计达到在保证设计刚度的前提下主轴质量最轻的优化要求,这种优化设计方法较之其他优化方法,在主轴设计方面更为简单实用。     

普通机床加工误差分析

对误差进行有效分析及寻找改进措施就成为加工企业的重生产课题,本文着重分析了普通机床在加工过程中的误差种类,并提出若干改进措施,以供参考。     

基于灵敏度分析的机床轻量化设计

对机床结构做轻量化设计,可以在保证刚度的基础上,减少制造成本。该文利用SolidWorks软件和ANSYS软件对一台机床(高速卧式加工中心)的结构件做分析测量,得到了各个结构尺寸变化时,质量变化对刚度变化影响的灵敏度。以灵敏尺寸作为优化参数、结构件质量作为优化目标、刚度和铸造工艺条件作为约束条件对该机床做了轻量化设计。利用计算机仿真轻量化过程,在保证刚度不降低的前提下,结构质量可降低312kg(6.9%)。结果表明:灵敏度分析是对结构做轻量化设计的有效途径。     

大型机床动态特性的整机有限元分析

用静态凝聚法和子结构技术 ,大幅度缩减机床整机有限元分析的计算规模 ,保证了工程研究感兴趣的低阶频率范围的精度 .结合 1台大型机床整机的有限元建模 ,在微机上对其进行动态性能分析 ,判别薄弱环节 ,提出设计修改方向和建议 .     

基于可靠度的抗震结构优化设计

考虑结构不同功能失效时损失情况不同这一事实，遵循抗震设计规范的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设计原则，提出了基于不同功能要求的可靠度优化设计方法，计算结果表明，采用此方法可以在概念意义上合理改善结构体系的抗震性能，降低结构在地震作用下的损失。     

工具系统结构模态实验方法的应用研究

对工具系统进行结构模态的测试和分析是研究其动力学特性的基础,文中先采用有限元法(FEM),在构建工具系统有限元模型的基础上求解其自由条件下的模态参数:固有频率和振型,再利用实验模态分析(EMA)方法对有限元法求解结果进行验证和补充,研究结果表明:FEM和EMA各有优势和不足,在工程应用中需要将两者有效地结合起来,保证研究对象结构模态参数的测试和分析更加合理。     

并联运动机床运动学和动力学分析与仿真

以4 XP XU YY U X型并联运动机床为例,采用影响系数法建立了运动学分析的数学模型,利用Lagrange方程求解出动力学模型,为其它理论分析奠定基础。同时以虚拟样机软件ADAMS为工具,建立了并联机床的仿真模型,并对并联机床进行了动力学分析,获得了并联运动机床的动态特性,从而完善并优化了并联运动机床的系统设计。     

机床整机结构边界元静态解析方法研究

运用边界元法 (BEM )和结合部理论 ,将机床整机结构用梁单元和弹簧单元来等效 ,并利用机床的设计图纸信息 ,建立机床的整机静力学模型 ,同时还可以预测机床整机的静态性能 ,为结构修改提供依据 .研究结果表明 :用边界元法进行解析计算 ,所得结果与实验值基本接近 ,提高了解析计算效率和计算精度     

基于MATLAB优化工具箱的机床主轴优化设计

基于现代机械优化设计理论,建立了以数控机床主轴的体积最小为目标函数的优化数学模型。运用MATLAB优化工具箱对机床主轴进行优化设计,使主轴的设计在保证其强度、刚度的前提下达到体积最小的优化要求。缩短了机床主轴的设计周期,提高了设计效率,从而降低了主轴生产成本。通过对优化结果的研究和分析,表明该设计方法简单、实用、效率高,机床主轴参数优化的结果合理、可靠。     

基于功能危险分析的数控机床主传动系统故障树分析

针对数控机床主传动系统故障树分析中顶事件选择片面的问题,指出进行功能危险分析为顶事件的选择提供技术和理论依据,即以功能危险分析的输出作为故障树分析的输入建立故障树.采用上行法对故障树求最小割集并进行分析,确定出系统的薄弱环节,验证了应用功能危险分析技术确定故障树顶事件的有效性.     

基于有限元法的龙门式机床横梁静态特性分析

针对龙门式机床横梁结构的静刚度问题,通过建立龙门式机床横梁的三维实体模型和有限元模型,利用ANSYS软件对横梁进行了有限元分析,得出了横梁在最不利工况下的应力和变形分布情况。通过将横梁上移动部件进行拟静态化处理和载荷等效,获得了横梁上移动部件不同位置对横梁受力和变形的影响。     

基于ADAMS的并联机床运动学仿真

利用三维实体建模软件UG建立了六自由度并联机床的仿真模型,并导入仿真软件AD-AMS中对其进行运动学仿真分析,得到了机床动平台的部分运动特征,为并联机床的动力学分析及控制等奠定了基础.