本文關(guān)鍵詞： 龍門銑床 橫梁 板殼理論 靈敏度 響應(yīng)面法 結(jié)構(gòu)優(yōu)化　出處：《陜西理工學(xué)院》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：龍門銑床的橫梁結(jié)構(gòu)特性直接影響著加工精度及工作穩(wěn)定性,本文以某大型龍門銑床的橫梁為研究對象,通過概念建模、靈敏度分析和基于響應(yīng)面法的目標(biāo)驅(qū)動尺寸優(yōu)化等技術(shù),對大型橫梁的結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行了研究。根據(jù)龍門銑床的橫梁屬于薄壁結(jié)構(gòu)這一特點(diǎn),采用板殼單元對橫梁結(jié)構(gòu)建模,在方案設(shè)計(jì)時(shí)建立了三種結(jié)構(gòu)形式的橫梁。在方案比較中,應(yīng)用有限元方法對三種橫梁結(jié)構(gòu)的靜動態(tài)性能進(jìn)行了仿真,通過對靜載荷作用下橫梁的變形和應(yīng)力分布,以及三種橫梁結(jié)構(gòu)固有頻率的分析比較,證實(shí)O型梁的靜動態(tài)特性要優(yōu)于其他兩種結(jié)構(gòu)形式。在建立橫梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型時(shí),分析了結(jié)構(gòu)質(zhì)量、等效應(yīng)力、三個(gè)方向的位移以及固有頻率對橫梁結(jié)構(gòu)參數(shù)的靈敏度系數(shù)。為了提高優(yōu)化效率,減小計(jì)算量和時(shí)間,最終確定橫梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量、Y方向最大位移和一階固有頻率為主要目標(biāo),采用靈敏度比值的方法篩選出有效的設(shè)計(jì)變量。在橫梁結(jié)構(gòu)靜動態(tài)多目標(biāo)優(yōu)化中,以減輕重量為目的,對有效設(shè)計(jì)變量進(jìn)行了基于響應(yīng)面法的目標(biāo)驅(qū)動尺寸優(yōu)化,求解出設(shè)計(jì)變量的最優(yōu)值,并對優(yōu)化后的橫梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證和分析,實(shí)現(xiàn)了橫梁結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)。本文的建模方法、研究過程和結(jié)論對于具薄殼特征的結(jié)構(gòu)如車輛、船舶、飛機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。
[Abstract]:The structural characteristics of the gantry milling machine have a direct impact on the machining accuracy and working stability. This paper takes the crossbeam of a large gantry milling machine as the research object and models the model by concept. Sensitivity analysis and target driven dimension optimization based on response surface method are used to study the structural optimization of large beam. According to the characteristics that the beam of gantry milling machine belongs to thin wall structure. In this paper, three kinds of beams are built up by using plate and shell element. In the scheme comparison, the static and dynamic behaviors of the three kinds of beams are simulated by finite element method. The deformation and stress distribution of beams under static load and the natural frequencies of three kinds of beams are analyzed and compared. It is proved that the static and dynamic characteristics of O beam are superior to those of the other two structural forms. When the optimization model of cross beam structure is established, the structure mass and equivalent stress are analyzed. In order to improve the optimization efficiency and reduce the amount of calculation and time, the quality of the beam structure is finally determined by the displacement in three directions and the sensitivity coefficient of the natural frequency to the structural parameters of the crossbeam. The maximum displacement of Y direction and the first order natural frequency are the main targets. The effective design variables are screened by the sensitivity ratio method. In the static and dynamic multi-objective optimization of the beam structure, the aim is to reduce the weight. The effective design variables are optimized based on the response surface method (RSM), and the optimum value of the design variables is solved, and the optimized beam structure is verified and analyzed. The modeling method, research process and conclusions of this paper are useful for the optimization design of thin shell structures such as vehicles, ships and aircraft.
【學(xué)位授予單位】：陜西理工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG542

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本文編號：1452189