本文關鍵詞：基于HyperWorks的面棒機有限元分的及優(yōu)化設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：面棒機的支架主要起到支撐和連接的作用，同時也要承受傳遞給它的各種力和力矩的作用，由于支架支撐的扭拉裝置是靠減速器提供動力，傳動過程中是依靠錐齒輪的嚙合傳遞動力，因此必須保證支架具有足夠的強度和剛度，尤其是剛度。鑒于此，本文選用RADIOSS軟件對面棒機的大小支架進行有限元求解分析，并對支架的薄弱地方進行結構改進，改進后的支架使用OptiStruct優(yōu)化軟件進行拓撲優(yōu)化結構設計。 本文中的主要研究內容如下所示： 1.介紹優(yōu)化技術的發(fā)展情況以及面棒機在研發(fā)過程中遇到的問題，確定了論文的研究方向。同時也簡單介紹了有限元方法和彈性力學知識，為后續(xù)的求解分析提供了理論基礎。 2.對面棒機的大小支架進行了有限元靜力學分析，支架在揉順機構和扭拉機構的重力作用下，大小支架的應力分布云圖和應變分布云圖。同時也對大小支架進行了模態(tài)分析，得到了它們的固有頻率及振型；對它們的動態(tài)特性也進行了評估。 3.利用OptiStruct拓撲優(yōu)化技術對初始支架模型進行了優(yōu)化分析，分析了目標函數(shù)隨著迭代次數(shù)增加的變化情況，同時研究了不同約束位移對支架密度云圖的影響，不同閥值對支架材料分布的影響。 4.利用OSSmooth生成的幾何模型在SOLIDWORKS重新設計，再將設計后的模型進行強度分析。跟原設計模型進行對比，發(fā)現(xiàn)剛度、強度、重量均優(yōu)于原支架，表明該方案切實有效。 5.對在體網(wǎng)格下的模型進行了拓撲優(yōu)化分析，，與面網(wǎng)格拓撲分析結果做了一些對比，發(fā)現(xiàn)體網(wǎng)格下的拓撲優(yōu)化分析結果可以應用于液態(tài)成型工藝中，為日后該支架采用鑄造工藝生產進行了一些前期探索。 通過上面的分析，能夠對面棒機結構的一些特性有更多更全面的了解，為該產品后續(xù)設計提供了可靠的經(jīng)驗。使用該設計思路后不僅能夠有效的減少生產成本、降低產品的研發(fā)時間，從而增強該產品在激烈市場中的競爭力。
【關鍵詞】：面棒機 有限元分析 HyperWorks 拓撲優(yōu)化
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TH122
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 優(yōu)化設計過程9
• 1.2 結構優(yōu)化設計概述9-10
• 1.3 結構優(yōu)化的分類10
• 1.4 結構優(yōu)化設計的發(fā)展情況10-11
• 1.5 課題來源及意義11
• 1.6 面棒機結構系統(tǒng)11-12
• 1.7 本文研究內容12-14
• 2 有限元基本理論及 HyperWorks 平臺介紹14-22
• 2.1 有限元法基本理論14-15
• 2.1.1 有限元法的概念14
• 2.1.2 有限元法的基本思想14
• 2.1.3 有限元法基本步驟14-15
• 2.2 彈性力學基礎15-18
• 2.2.1 彈性力學的基本假設15
• 2.2.2 彈性力學平面問題15-18
• 2.3 HyperWorks 軟件介紹18-20
• 2.4 小結20-22
• 3 面棒機支架的靜力學分析22-27
• 3.1 面棒機支架建模22
• 3.2 中面抽取22-23
• 3.3 網(wǎng)格劃分23-24
• 3.4 施加載荷24-25
• 3.5 支架分析求解25-26
• 3.6 小結26-27
• 4 面棒機支架的模態(tài)分析27-33
• 4.1 模態(tài)分析的基本理論27-28
• 4.2 模態(tài)計算和結果分析28-32
• 4.3 本章小結32-33
• 5 結構優(yōu)化理論基礎33-38
• 5.1 優(yōu)化設計商業(yè)軟件介紹33-34
• 5.2 OptiStruct 優(yōu)化設計的數(shù)學基礎34-36
• 5.2.1 結構優(yōu)化的數(shù)學模型34
• 5.2.2 OptiStruct 迭代算法34-35
• 5.2.3 靈敏度分析35
• 5.2.4 近似模型擬合35-36
• 5.3 拓撲優(yōu)化36-38
• 5.3.1 拓撲優(yōu)化概述36
• 5.3.2 密度法36-37
• 5.3.3 拓撲優(yōu)化中的工藝約束37-38
• 6 支架拓撲優(yōu)化38-54
• 6.1 支架幾何模型的建立38-39
• 6.2 拓撲優(yōu)化區(qū)域建立39-40
• 6.3 施加載荷和約束40
• 6.4 求解計算分析40-41
• 6.5 支架拓撲優(yōu)化定義41-43
• 6.5.1 定義設計變量41-42
• 6.5.2 定義響應42
• 6.5.3 定義約束和目標函數(shù)42-43
• 6.6 優(yōu)化結果分析43-46
• 6.7 確定約束參數(shù)46
• 6.8 閥值的使用46-47
• 6.9 重新生成模型47-48
• 6.10 新支架靜力學分析48-49
• 6.11 結果對比分析49-50
• 6.12 支架體單元拓撲優(yōu)化50-53
• 6.12.1 前處理51-52
• 6.12.2 后處理52-53
• 6.13 小結53-54
• 7 全文總結與展望54-55
• 7.1 論文研究工作總結54
• 7.2 展望54-55
• 致謝55-56
• 附錄 A部件清單56-57
• 攻讀學位期間的研究成果57-58
• 參考文獻58-59

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1 申祥;倪中華;;生物可降解鎂合金支架的擴張性能[J];東南大學學報(自然科學版);2008年01期

2 王洪盛;小圓探井掘進方法介紹[J];地質與勘探;1960年04期

3 陳輝;張春禮;楊清芳;杜江華;操石磊;;新型前交叉韌帶支架材料的構建及其生物相容性的實驗研究[J];科學技術與工程;2007年24期

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5 邊作強;支架變形現(xiàn)象淺析[J];汽車工藝與材料;2001年03期

6 鐘強;張棟;張計英;;儲油柜支架有限元模態(tài)分析[J];變壓器;2014年08期

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8 葉建東;羅方聰;;造孔粒子形貌對磷酸鈣骨水泥支架材料結構與性能的影響[J];華南理工大學學報(自然科學版);2010年04期

9 姜濤;劉建平;;客機排污口支架斷裂失效分析[J];熱加工工藝;2013年18期

10 壽建軍;關富玲;孫亞良;;空間太陽望遠鏡中擺鏡支架裝夾變形的研究[J];科技通報;2007年06期

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2 楊光輝;王英杰;張世昌;劉濤;;聚氨酯支架材料內肝細胞培養(yǎng)的初步研究[A];第一屆全國疑難重型肝病大會、第四屆全國人工肝及血液凈化學術年會論文集[C];2008年

3 趙斌;馬信龍;孫曉雷;李秀蘭;馬劍雄;徐康;張楊;郭躍;;低滲聯(lián)合凍干改良制備脫細胞神經(jīng)支架材料的研究[A];第十九屆全國中西醫(yī)結合骨傷科學術研討會論文匯編[C];2012年

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本文編號：510201