機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法及應(yīng)用研究.pdf

1、本文研究機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,分析了動(dòng)力學(xué)建模方法和有筋板類零部件動(dòng)力學(xué)特性.研究多維空間中優(yōu)化結(jié)果的可行域和可行解集的空間屬性,將結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化有關(guān)理論和方法應(yīng)用在車床結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析與優(yōu)化、薄壁容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、船舶軸系校中優(yōu)化設(shè)計(jì)和機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)多方案評(píng)價(jià)等領(lǐng)域,擴(kuò)寬了有關(guān)理論和方法的適用范圍.論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和貢獻(xiàn)有:1)應(yīng)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(shí)例的動(dòng)力學(xué)建模與分析,并與試驗(yàn)結(jié)果比較,得

2、到了各種建模方法的特點(diǎn)和適用范圍.結(jié)合某型水罐的設(shè)計(jì),采用面建模,用實(shí)常數(shù)確定薄板殼的厚度,建立了包含各種小加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的水罐的有限元計(jì)算模型.通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的水罐實(shí)際制造證實(shí)了建模和優(yōu)化的正確性.2)研究了車床床身采用焊接結(jié)構(gòu)和鑄造結(jié)構(gòu)的性能特點(diǎn),明確了在虛擬環(huán)境下的床身設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)中無(wú)載構(gòu)件特性和對(duì)角筋板具有優(yōu)良扭轉(zhuǎn)剛度的原理,提出了以結(jié)構(gòu)的振型為依據(jù),采用優(yōu)化的筋板結(jié)構(gòu)型式,以減少結(jié)構(gòu)

3、相對(duì)變形,提高結(jié)構(gòu)的動(dòng)剛度.以上述理論為依據(jù),對(duì)高速五坐標(biāo)加工中心的滑臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),得到了滿意的結(jié)果.4)本文首次將連續(xù)變量和離散變量的優(yōu)化設(shè)計(jì)引入多維空間的范疇,結(jié)合優(yōu)化實(shí)例,系統(tǒng)探索它們?cè)诙嗑S空間中的幾何意義、數(shù)學(xué)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(yīng)力"對(duì)結(jié)構(gòu)安全的影響,指出當(dāng)一個(gè)隔腔全裝滿液體,另一個(gè)全空時(shí),是最危險(xiǎn)狀態(tài).用類比壁板的方法將隔板設(shè)計(jì)為直隔板不可取,提高隔板法向承載能力是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵.對(duì)此提出了