基于ansys的承壓齒盤結構優化設計研究畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 方法：第1種是通用的函數逼近優化方法，其本質采用最小二乘法逼近，求取一個函數面來擬合解空間，然后對該函數求極值。這是一種普遍的優化方法，不易陷入局部極值點，但優化精度一般不高，故多用于粗優化階段。另外一種優化方法是針對第1種方法的缺陷改進的方法，叫梯度尋優法。如果說第1種方法是大范圍普遍適合的粗優化方法，那么第2種就是局部細化的精優化方法。進行優化計算，是一個不斷迭代的過程。從理論上講，任何一種迭代算法都可產生無窮序列的設計方案。在實際優化中，不可能也不必要做無限次迭代，只要達到給定的精度就應該終止計算并認為找到了最優方案。但實際上，對于一個優化問題，其目標函數的理論極小值預先不可能知道在哪里，因此要找到一個理想的終止準則是很困難的，而只能從每一步迭代計算中所得到的信息進行判斷[11]。假設、和、分別為目標函數、設計變量第j次迭代和第j1次迭代的結果(為矢量)，F和X分別是當前的最優目標函數和相應的設計變量值。如果滿足|或，為目標函數的公差，那么認為迭代收斂，于是迭代停止。假設或，那么也認為設計變量的搜索已經趨于收斂，于是迭代停止。當然，為防止優化過程在某些問題中不收斂，還提供了循環數量控制。比如說，若使用的是零階函數逼進優化，可用命令設定最多循環多少次退出，當不可行解連續出現多少次就認為優化過程發散，強行退出等。(注:在零階函數逼進優化中，默認的最大循環次數為30；當默認連續出現7次不可行解，就認為優化過程發散)。后置處理主要對分析結果進行綜合歸納，并進行可視化處理。從分析數據中提煉出設計者最關心的結果，檢驗和校核產品設計的合理性。主要包括：①對應力和位移排序、求極值，檢查應力和位移是否超出規定值。②顯示單元、節點的應力分布。③動畫模擬結構變形過程。④應力、應變和位移的彩色濃淡圖或等值線、等位面、剖切面、矢量圖顯示，繪制應力應變曲線等。通過對大量分析數據所蘊含的工程含義實行判斷推理，評價新產品工作性能與合理性，提出新產品設計方面的改進建議，使定量信息升華為深層次的定性信息。利用專家經驗知識及時將分析的評價、改進意見映射為設計過程所能接受和處理的定量知識：①改變形狀。②補充與完善形狀。③改進結構件的支撐條件（如：增加/消除/重定位位移約束）。④改變外力。⑤改變材料。⑥調整約束極限，實現新產品的優化設計。第三章. 基于ANSYS的承壓齒盤結構優化設計結構優化是結構設計的一個重要方面。目前常用的結構優化方法有優化準則法和數學規劃法及兩者結合的混合法等。這其中較實用的優化設計系統構造方法是優化準則法與大型有限元分析程序的軟件集成化[1]ANSYS系統是第一個通過ISO9001質量認證的大型工程分析類有限元軟件，在機械、土木和航空航天等領域有著廣泛和良好的應用基礎[9]。其中,它的APDL語言為結構優化設計的數值分析提供了一個很好的開發環境[3],本文正是基于APDL語言，利用AN2SYS的優化設計模塊編制用戶程序進行零部件的結構優化設計[14]。 此處省略NNNNNNNNNNNN字。扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機械畢業設計下載！該論文已經通過答辯 ANSYS優化設計的方法和步驟ANSYS提供了兩種常用的優化方法[15]：零階方法的本質是采用最小二乘法逼近，求取一個函數面來擬合解空間，然后再對該函數面求極值。這無疑是一種普遍的優化方法，不易陷入局部極值點，但優化精度一般不高,故多用于粗優化階段。一階方法基于目標函數對設計變量的敏感程度，因此，更加適合于精確的優化分析。對于這兩種方法，ANSYS提供了一系列的分析評估修正的循環過程，即對于初始設計進行分析，對分析結果就設計要求進行評估，然后修正，這一循環過程重復進行，直到所有的設計要求都滿足為止。 ANSYS優化過程的步驟 1. 生成分析文件 (1)參數化建模：利用ANSYS軟件提供的參數化建模功能把將要參與優化的數據(設計變量DV)初始化，并構建一個參數化分析模型，為以后軟件修正模型提供可能；(2)加載與求解：對結構的參數化模型進行加載與求解；(3)進入ANSYS的后處理模塊，提取有限元分析結構結果并賦值給狀態變量SV(約束條件)和目標函數OBJ(優化目標)。 (1)進入優化設計模塊，指定優化分析文件；(2)聲明優化變量，選擇優化工具或優化方法，還可以采用用戶自己的外部優化程序；(3)指定優化循環控制方式；(4)進行優化參數評價，優化處理器根據本次循環提供的優化參數(設計變量、狀態變量及目標函數)與上次循環提供的優化參數作比較之后確定該次循環目標函數是否收斂，或者說結構是否達到了最優，如果最優，完成迭代，退出優化循環，否則，進行下步。 3. 根據已完成的優化循環和當前優化變量的狀態修正設計變量，重新投入循環。 4. ：開始參數化建模加載與求解提取分析結果并賦值給變量指定優化分析文件優化參數評價最優，退出循環非最優，修正設計變量收斂不收斂 ANSYS結構優化設計流程圖 基于ANSYS的承壓齒盤結構優化設計。齒盤的右側承受均勻分布壓力P的作用，輪齒處承受約束,共28個輪齒，其基本尺寸已標于圖中，現要通過優化設計確定在滿足給定強度條件下B，H，H1的尺寸大小。 基本參數壓力值，密度，彈性模量，泊松比，許用應力，許用接觸應力。 約束條件B,H,H1的變化范圍分別是：B ∈(30,50)；H ∈(140,175)；H1 ∈(55,90)，它們的初值分別為：B=35mm， H=175mm， H1=35mm。 承壓齒盤結構圖，其結構具有對稱性，承受的載荷和約束也是軸對稱的, 因此在分析時可以利用對稱性的條件，簡化分析模型的規模。對簡化后的分析模型，采用四面體單元SOLID92，自由網格劃分。 建立優化函數其中優化設計的約束條件選擇沿aa和bb路徑上的當量應力S1，S2，即Von Mises應力，它們是危險的位置，為了控制零件中心的最大位移，也選擇在aa路徑的位移UZ作為約束條件。設置承壓齒盤的重量為目標函數，即該零件結構優化數學模型為目標函數： （35）狀態變量,設計變量,f(x)表示承壓齒盤的重量WT。 結果與討論本問題采用一階優化方法，將目標函數的允許誤差定為10kg，共進行了12次優化循環，迭代后由于滿足收斂條件而退出，加上初值，共獲得13組數據。 表示最優組數據 SET 1 SET 2 SET 3 SET 4 . 可行性 可行 可行 可行 可行SET 5SET 6SET 7SET 8 可行性 可行 可行 可行 可行 SET 9 SET 10*SET 11* SET 12 SET 13 可行性 可行 可行 可行