本文關(guān)鍵詞：基于ESO算法的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化及其應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于有限元法（FEM）及數(shù)值計算理論得到了迅猛發(fā)展，近年來結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域出現(xiàn)了新的研究熱點-拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)�，F(xiàn)階段，結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的探究大部分集中在單目標(biāo)優(yōu)化問題上，然而涉及到多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化的情況則分析得相對較少�？紤]到多目標(biāo)優(yōu)化問題廣泛存在于實際結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化領(lǐng)域中，本文以漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化法（ESO算法）為基礎(chǔ)，以ANSYS為開發(fā)平臺，，對多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化算法以及其在深孔機(jī)床關(guān)鍵基礎(chǔ)件（床身）上的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究。具體可歸納為以下幾點： (1)以ANSYS為開發(fā)平臺，實現(xiàn)了基于單元應(yīng)變能密度水平以及單元頻率靈敏度水平的ESO算法；基于不同的設(shè)計目標(biāo)，分別推導(dǎo)了三種不同的性能指標(biāo)參數(shù)公式，用來準(zhǔn)確地評價拓?fù)湓O(shè)計的質(zhì)量和效率；基于濾波函數(shù)原理，采用一種新的二階棋盤格處理技術(shù)對單元靈敏度進(jìn)行過濾分析，研究表明，該方法可以有效地改善優(yōu)化的結(jié)果。 (2)將漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化法和帶權(quán)重的折衷規(guī)劃法結(jié)合起來，提出了一種解決多工況問題的新方法，減輕了載荷“病態(tài)”的影響；對多目標(biāo)情況進(jìn)行了研究，采用剛度以及頻率靈敏度歸一化后再加權(quán)的解決方式獲得了等效的多目標(biāo)單元靈敏度，提出了一種解決多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化方法，為同時實現(xiàn)靜態(tài)和動態(tài)性能的優(yōu)化奠定了理論基礎(chǔ)；利用一些經(jīng)典實例證明了上述兩種算法的有效性。 (3)采用ANSYS參數(shù)化程序設(shè)計語言APDL開發(fā)了基于ESO的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化算法的拓?fù)鋬?yōu)化程序，同時采用界面二次開發(fā)語言UIDL編制了上述多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化程序的菜單界面，拓寬了ANSYS的拓?fù)鋬?yōu)化程序模塊的應(yīng)用領(lǐng)域。 (4)將開發(fā)的多工況漸進(jìn)結(jié)構(gòu)剛度優(yōu)化算法應(yīng)用于Z8016深孔機(jī)床床身中，實現(xiàn)了床身的輕量化設(shè)計；對原床身進(jìn)行模態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)其動態(tài)性能亟需提高；再次對Z8016深孔機(jī)床床身運用開發(fā)的以整體剛度和基頻共同最大化為綜合目標(biāo)的多目標(biāo)漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法進(jìn)行拓?fù)渲貥?gòu)設(shè)計，達(dá)到了有效提高床身靜動態(tài)性能及輕量化設(shè)計的目的；最后對優(yōu)化前后的床身進(jìn)行諧響應(yīng)分析，對其動態(tài)性能的提高進(jìn)行了驗證。
【關(guān)鍵詞】：漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化法 多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化 深孔機(jī)床 ANSYS 諧響應(yīng)分析
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH122
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1. 緒論10-22
• 1.1 課題來源及研究背景10-11
• 1.1.1 課題來源10
• 1.1.2 課題研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 多目標(biāo)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.4 多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化在機(jī)床領(lǐng)域的應(yīng)用研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 研究內(nèi)容及意義19-22
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容19-20
• 1.3.2 本文研究意義20-22
• 2. 漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法22-37
• 2.1 ESO 法的基本步驟和算法流程圖22-23
• 2.2 ESO 法的靈敏度分析23-27
• 2.2.1 剛度靈敏度24-25
• 2.2.2 頻率靈敏度25-27
• 2.3 ESO 法的性能指標(biāo)27-28
• 2.4 棋盤格現(xiàn)象及其處理技術(shù)28-31
• 2.5 ESO 法的相關(guān)算例分析31-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 3. 多目標(biāo)下的漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法37-52
• 3.1 多目標(biāo)漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的處理策略37-38
• 3.2 多載荷工況下的漸進(jìn)結(jié)構(gòu)剛度優(yōu)化方法38-44
• 3.2.1 多載荷工況下的單元靈敏度公式39-40
• 3.2.2 多工況下的 ESO 優(yōu)化算法步驟40-41
• 3.2.3 多工況拓?fù)鋬?yōu)化實例分析41-44
• 3.3 剛度和頻率共同優(yōu)化下的漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法44-51
• 3.3.1 多目標(biāo)優(yōu)化下的單元靈敏度公式45-46
• 3.3.2 多目標(biāo)漸進(jìn)優(yōu)化算法的步驟46-48
• 3.3.3 多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化實例分析48-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 4. 基于 ANSYS 二次開發(fā)的拓?fù)鋬?yōu)化程序52-61
• 4.1 ANSYS 二次開發(fā)語言52-54
• 4.1.1 ANSYS 參數(shù)化設(shè)計語言 APDL52-53
• 4.1.2 用戶界面開發(fā)語言 UIDL53-54
• 4.2 基于 APDL 漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化程序的開發(fā)54-58
• 4.3 基于 UIDL 拓?fù)鋬?yōu)化界面的開發(fā)58-60
• 4.3.1 基于 UIDL 優(yōu)化界面開發(fā)編程58-59
• 4.3.2 優(yōu)化模塊 TopOpt 界面的開發(fā)59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 5. 深孔機(jī)床床身的拓?fù)鋬?yōu)化研究61-79
• 5.1 床身有限元模型的建立61-62
• 5.2 床身載荷工況和約束條件分析62-63
• 5.2.1 床身的工況條件62-63
• 5.2.2 床身的載荷和約束條件63
• 5.3 多工況下的床身拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計63-67
• 5.3.1 床身的 ESO 方法優(yōu)化結(jié)果64-66
• 5.3.2 床身的重構(gòu)設(shè)計66-67
• 5.4 床身的模態(tài)分析67-69
• 5.5 基于剛度和頻率的床身多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化69-75
• 5.5.1 多目標(biāo)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型69-70
• 5.5.2 床身的 ESO 法優(yōu)化結(jié)果70-74
• 5.5.3 床身的重構(gòu)設(shè)計74-75
• 5.6 床身的諧響應(yīng)分析75-78
• 5.7 本章小結(jié)78-79
• 6. 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 結(jié)論79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果86-87
• 致謝87-88

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李小彭;趙志杰;聶慧凡;聞邦椿;;某型數(shù)控車床床身的模態(tài)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];東北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年07期

2 章婷;;基于有限元法的鍛壓機(jī)床床身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J];鍛壓技術(shù);2010年06期

3 羅震,陳立平,張云清,黃玉盈;多工況下連續(xù)體結(jié)構(gòu)的多剛度拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計和二重敏度過濾技術(shù)[J];固體力學(xué)學(xué)報;2005年01期

4 榮見華,唐國金,楊振興,傅建林;一種三維結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計方法[J];固體力學(xué)學(xué)報;2005年03期

5 汪兵兵;丁曉紅;孫曉輝;張橫;;機(jī)械基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計方法[J];包裝工程;2013年15期

6 王敏捷;羅宇;;基于雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的泵車支腿拓?fù)鋬?yōu)化[J];建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理;2011年04期

7 潘青;徐國良;;曲面變形的水平集方法[J];計算機(jī)學(xué)報;2009年02期

8 饒柳生;侯亮;潘勇軍;;基于拓?fù)鋬?yōu)化的機(jī)床立柱筋板改進(jìn)[J];機(jī)械設(shè)計與研究;2010年01期

9 馬雅麗;趙二鑫;趙宏安;孫守林;;拓?fù)鋬?yōu)化的數(shù)控車削中心床鞍輕量化設(shè)計[J];機(jī)械設(shè)計與研究;2011年03期

10 馬玉娥,王振海,孫秦;結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的優(yōu)化理論與設(shè)計方法探究[J];機(jī)械設(shè)計與制造;2004年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 喬赫廷;連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化模型討論及其應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2011年

2 茅志穎;結(jié)構(gòu)動力學(xué)設(shè)計漸進(jìn)優(yōu)化方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：基于ESO算法的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化及其應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：251816