一类机械结构分析与设计中的反馈机制

论文摘要

机械结构优化设计是在保证正常使用功能的前提下,选择适当的结构形式,设计出合理的结构尺寸,也就是在满足一定的约束条件下,追求例如经济性最好,重量最轻,体积最小或寿命最长等目标。传统的结构优化通常是将一个或几个参数确定为主要优化目标,而其它参数相应就成为一种约束,只能达到符合要求的程度。随着计算机的发展和分析效率的不断提高,我们引入反馈机制将分析信息直接应用于指导设计,提高设计效率。首先,用变分方法分别对等强度梁和导弹弹头进行优化设计,设计中分别以梁的弯曲应力和许用应力差值和导弹飞行阻力为泛函指标,得到等强度梁和导弹弹头的优化设计曲线线型。其次,建立轮毂模型并在ANSYS中进行分析,利用反馈机制和单元生死技术杀死应力较小的单元,逐次迭代计算得到车轮轮辐在径向和弯曲载荷下的优化模型。给以后轮毂的结构设计提供了一定的指导和依据,对其它的优化设计提供方法的借鉴。并对ANSYS进行二次开发,实现优化过程的智能化。最后,对优化分析的结果进行可靠度分析研究轮毂中弹性模量、伯松比、气压力等对轮毂中最大等效应力的影响,以及相关研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景
• 1.2 本课题研究的意义
• 1.3 本论文的主要内容
• 第2章 ANSYS软件介绍及二次开发
• 2.1 ANSYS软件简介
• 2.2 主要功能介绍
• 2.2.1 ANSYS的主要模块
• 2.2.2 ANSYS的操作方式
• 2.3 ANSYS的二次开发
• 2.3.1 参数化程序设计语言APDL
• 2.3.2 用户界面设计语言UIDL
• 2.4 二次开发系统介绍
• 2.4.1 系统简介
• 2.4.2 弯曲设计模块介绍
• 第3章 结构设计的变分方法
• 3.1 等强度梁设计
• 3.2 导弹弹头的变分设计
• 3.2.1 导弹弹头外形变分建模
• 3.2.2 变分问题求解
• 第4章 轮毂的反馈设计
• 4.1 ANSYS单元生死的概述
• 4.1.1 单元生死技术的原理
• 4.1.2 单元生死分析基本过程
• 4.2 轮毂受力分析
• 4.2.1 轮式汽车的行驶系
• 4.2.2 轮毂受力分析
• 4.3 轮毂优化设计
• 4.3.1 径向载荷优化设计
• 4.3.2 弯曲载荷优化设计
• 4.4 轮毂设计影响因素分析
• 4.4.1 单元消去规则的对比
• 4.4.2 径向和弯曲加载对比
• 第5章 轮毂结构可靠性分析
• 5.1 机械结构的可靠性研究
• 5.1.1 机械结构可靠概念
• 5.1.2 可靠性在工程实际中的应用
• 5.2 结构可靠性分析方法
• 5.2.1 结构可靠性分析方法及其基本思想
• 5.2.2 ANSYS系统中提供的结构可靠性分析方法
• 5.3 轮毂可靠度分析
• 5.3.1 生产分析文件
• 5.3.2 可靠性分析阶段
• 5.3.3 后处理和结果提取阶段
• 5.3.4 轮毂结构可靠性分析结果
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢