階梯軸的有限元分析及其優(yōu)化專用軟件的開發(fā).pdf

1、階梯軸是組成機(jī)械的重要零件之一，其結(jié)構(gòu)參數(shù)和加工工藝水平不僅影響著整個機(jī)械的尺寸和重量，也在很大程度上影響著機(jī)械的可靠性與壽命。因此階梯軸的設(shè)計(jì)計(jì)算是機(jī)械設(shè)計(jì)必不可少的重要組成部分。以往階梯軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，工程技術(shù)人員往往是采用傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)理論進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的不準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)計(jì)算效率低。隨著現(xiàn)代有限元技術(shù)的日益完善，完全可以在保證精度的前提下對階梯軸進(jìn)行快速、精確的數(shù)值模擬與優(yōu)化。 針對不熟悉有限元分析和優(yōu)化的一般工程技術(shù)人

2、員，本文采用ANSYS的參數(shù)化設(shè)計(jì)語言APDL與Visual C++相結(jié)合的基礎(chǔ)上，開發(fā)了階梯軸的有限元分析及其優(yōu)化專用軟件，使得一般工程技術(shù)人員能快速對階梯軸進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)、有限元分析與優(yōu)化。 該系統(tǒng)共包括四個部分：用戶界面模塊、ANSYS計(jì)算模塊、Visual C++調(diào)用接口模塊和后處理模塊。采用Visual C++語言來編制用戶界面模塊，用ANSYS的參數(shù)化設(shè)計(jì)語言APDL編寫ANSYS計(jì)算模塊，并通過Visual C++

3、調(diào)用接口模塊，將Visual C++與APDL編寫的命令流嵌套起來：用Visual C++將APDL命令流寫入指定的文本文件中，并提取對話框控件中的數(shù)據(jù)賦給APDL中的數(shù)據(jù)變量，然后通過批處理方式啟動ANSYS調(diào)用APDL命令流進(jìn)行建模、網(wǎng)格劃分、載荷施加以及計(jì)算等有限元分析過程，計(jì)算完畢之后針對階梯軸現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。以階梯軸為優(yōu)化對象，以提高性能和節(jié)約成本為優(yōu)化目標(biāo)。利用ANSYS的APDL參數(shù)化設(shè)計(jì)語言，選用ANS