摩擦焊機床身拓撲優(yōu)化研究.pdf

1、隨著電解鋁工業(yè)的快速發(fā)展和國家節(jié)能降耗政策的實施，越來越重視改進電解鋁生產(chǎn)過程及其附屬設(shè)備中存在的諸多不足，如電解鋁生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)裝置，預焙陽極導電裝置的導電性能因傳統(tǒng)焊接技術(shù)缺點而產(chǎn)生的耗能和環(huán)境污染等問題。正是在這種環(huán)境下，被譽為綠色焊接技術(shù)的摩擦焊成為首選。專用摩擦焊機是重型機床和鍛壓機床的有機結(jié)合，作為摩擦焊機的基礎(chǔ)支撐部件，床身對機床的加工精度、可靠性和經(jīng)濟性有直接的影響。因此，提高床身的剛度，降低質(zhì)量成為機床設(shè)計優(yōu)化的重要

2、方面。
　　 本文詳細闡述了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展，并深入研究了結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法中的拓撲優(yōu)化方法。其中包括拓撲優(yōu)化數(shù)學模型的建立，數(shù)學模型的求解算法。然后分析對比了各個拓撲優(yōu)化方法的優(yōu)缺點，提出改進意見。介紹了拓撲插值問題，并對均勻化方法和基于SIMP的變密度方法及多目標拓撲優(yōu)化的求解算法進行了研究，應用基于SIMP的變密度法建立床身的剛度最大拓撲優(yōu)化數(shù)學模型，并對數(shù)學模型進行求解，推導出基于SIMP的變密度法的床身拓撲優(yōu)化迭代公式，為后續(xù)

3、拓撲優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。
　　 以摩擦焊機床身為研究對象，應用ABAQUS有限元分析軟件對床身進行靜動態(tài)分析，獲得床身靜動態(tài)性能，為床身拓撲優(yōu)化設(shè)計提供理論參考。然后在對連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化的基本理論和算法研究的基礎(chǔ)上，應用SIMP變密度拓撲優(yōu)化方法以O(shè)ptistruct有限元軟件為平臺，輸入床身拓撲優(yōu)化目標函數(shù)，以床身體積比為約束，前三階平均頻率為優(yōu)化目標對床身進行單目標拓撲優(yōu)化。使床身在原有設(shè)計的基礎(chǔ)上前三階平均頻率提高6％，體