機械結構優(yōu)化方法及應用研究.pdf

1、本文研究機械結構動態(tài)分析與優(yōu)化設計方法,分析了動力學建模方法和有筋板類零部件動力學特性.研究多維空間中優(yōu)化結果的可行域和可行解集的空間屬性,將結構分析與優(yōu)化有關理論和方法應用在車床結構動態(tài)分析與優(yōu)化、薄壁容器結構設計、船舶軸系校中優(yōu)化設計和機械結構動態(tài)設計多方案評價等領域,擴寬了有關理論和方法的適用范圍.論文主要創(chuàng)新點和貢獻有:1)應用有限元法面建模、體建模和混合建模等三種建模方式,完成了不同實例的動力學建模與分析,并與試驗結果比較,得

2、到了各種建模方法的特點和適用范圍.結合某型水罐的設計,采用面建模,用實常數(shù)確定薄板殼的厚度,建立了包含各種小加強結構的水罐的有限元計算模型.通過優(yōu)化設計的水罐實際制造證實了建模和優(yōu)化的正確性.2)研究了車床床身采用焊接結構和鑄造結構的性能特點,明確了在虛擬環(huán)境下的床身設計方法.3)分析板殼加筋后固有頻率的變化規(guī)律、組合封閉薄壁結構中無載構件特性和對角筋板具有優(yōu)良扭轉剛度的原理,提出了以結構的振型為依據(jù),采用優(yōu)化的筋板結構型式,以減少結構

3、相對變形,提高結構的動剛度.以上述理論為依據(jù),對高速五坐標加工中心的滑臺進行優(yōu)化設計,得到了滿意的結果.4)本文首次將連續(xù)變量和離散變量的優(yōu)化設計引入多維空間的范疇,結合優(yōu)化實例,系統(tǒng)探索它們在多維空間中的幾何意義、數(shù)學模型和優(yōu)化方法.5)分析了有隔板圓柱形常壓容器中"不連續(xù)應力"對結構安全的影響,指出當一個隔腔全裝滿液體,另一個全空時,是最危險狀態(tài).用類比壁板的方法將隔板設計為直隔板不可取,提高隔板法向承載能力是設計的關鍵.對此提出了