本文關(guān)鍵詞：基于等效靜態(tài)載荷方法的大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： 等效靜態(tài)載荷方法 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 輕量化設(shè)計(jì) 有限元 hyperworks

【摘要】：機(jī)械結(jié)構(gòu)不可避免地承受各種動載荷,機(jī)械產(chǎn)品和設(shè)備越來越朝著高精密、快速、和輕量化的方向發(fā)展,對產(chǎn)品進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)已是工程實(shí)際的迫切需求。由于直接進(jìn)行動態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,目前存在計(jì)靈敏度非常耗時,動態(tài)約束難以處理等困難,本文利用等效靜態(tài)載荷方法,將動態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成靜態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,對清障汽車的吊臂和副車架進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì),并結(jié)合算例討論了靜態(tài)載荷結(jié)構(gòu)優(yōu)化和基于等效載荷方法下的動態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的優(yōu)劣。 本文首先介紹了結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型和基于優(yōu)化模型的算法；介紹了柔性多體動力學(xué)基礎(chǔ)以及把結(jié)構(gòu)動態(tài)載荷轉(zhuǎn)化為等效靜態(tài)載荷方法的理論。 其次選取某型號的清障汽車起吊裝置三鉸點(diǎn)位置作為優(yōu)化對象,建立簡化模型,確定設(shè)計(jì)變量并參數(shù)化機(jī)構(gòu),通過解析求解目標(biāo)函數(shù)表達(dá)式,設(shè)計(jì)優(yōu)化流程,通過編程序求得滿足約束條件的最優(yōu)解。 之后利用等效靜態(tài)載荷方法對該型車的吊臂和副車架進(jìn)行動態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)吊臂和副車架的輕量化設(shè)計(jì)。其中吊臂是基于連續(xù)變量優(yōu)化方法進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì),在保證其強(qiáng)度和剛度不降低的前提下,優(yōu)化后吊臂質(zhì)量比優(yōu)化前的減副達(dá)15.4%。副車架是基于離散變量優(yōu)化方法進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì),優(yōu)化后質(zhì)量比優(yōu)化前的減副達(dá)6.3%,而其最大應(yīng)力減副達(dá)16.4%。 最后選取聯(lián)合收割機(jī)振動篩連桿為優(yōu)化對象,對連桿在相同載荷下進(jìn)行單純靜態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和等效靜態(tài)載荷方法下的動態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化,通過比較優(yōu)化結(jié)果的差異,說明高速運(yùn)轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu),用單純的靜態(tài)載荷對其進(jìn)行優(yōu)化,有一定的缺陷和不合理性。 同傳統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化相比：該方法一方面可以減少優(yōu)化結(jié)果的準(zhǔn)確度對工程師經(jīng)驗(yàn)的依賴度,并使優(yōu)化的結(jié)果在整個工作過程中滿足性能要求；另一方面可以縮短結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的時間,加快產(chǎn)品的研發(fā)速度。
【關(guān)鍵詞】：等效靜態(tài)載荷方法 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 輕量化設(shè)計(jì) 有限元 hyperworks
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：U469.6;TH122
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 課題研究的背景及意義11-12
• 1.2 輕量化設(shè)計(jì)和動態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 輕量化設(shè)計(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 動態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展現(xiàn)狀15-17
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容17-18
• 第二章 結(jié)構(gòu)優(yōu)化、柔性多體動力學(xué)及等效靜態(tài)載荷方法18-26
• 2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論基礎(chǔ)18-20
• 2.2 柔性多體動力學(xué)和等效靜態(tài)載荷離散方法20-25
• 2.2.1 柔性體上任意一點(diǎn)的位置描述以及坐標(biāo)變換20-23
• 2.2.2 柔性多體動力學(xué)控制方程23-24
• 2.2.3 等效靜態(tài)載荷離散方法24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 三鉸點(diǎn)機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化26-34
• 3.1 三鉸點(diǎn)機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的解析推導(dǎo)26-31
• 3.1.1 問題描述26-27
• 3.1.2 三鉸點(diǎn)機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化的解析推導(dǎo)27-31
• 3.2 三角點(diǎn)優(yōu)化流程及結(jié)果31-33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 第四章 等效靜態(tài)載荷方法下大型結(jié)構(gòu)參數(shù)綜合優(yōu)化34-54
• 4.1 利用等效靜態(tài)載荷進(jìn)行結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化算法34-36
• 4.2 等效靜態(tài)載荷方法下清障汽車吊臂的動態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化36-45
• 4.2.1 起吊系統(tǒng)多體動力學(xué)模型36-39
• 4.2.2 起吊系統(tǒng)的柔性多體動力學(xué)分析39-40
• 4.2.3 吊臂的動態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化40-45
• 4.3 等效靜態(tài)載荷方法下清障汽車副車架動態(tài)結(jié)構(gòu)離散變量優(yōu)化45-53
• 4.3.1 副車架的幾何模型及起重裝置動力學(xué)模型45-49
• 4.3.2 起重裝置機(jī)械系統(tǒng)柔性多體動力學(xué)分析49-50
• 4.3.3 副車架的動態(tài)結(jié)構(gòu)離散變量優(yōu)化50-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 靜態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與等效靜態(tài)載荷方法下的動態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化比較54-65
• 5.1 振動篩的工作機(jī)理54-55
• 5.2 振動篩連桿的靜態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化55-60
• 5.2.1 振動篩連桿危險工況的提取55-57
• 5.2.2 連桿的靜態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化57-60
• 5.3 基于等下載荷方法的連桿結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化60-62
• 5.3.1 振動篩機(jī)構(gòu)的有限元模型及邊界條件60
• 5.3.2 振動篩的動態(tài)響應(yīng)分析60-61
• 5.3.3 連桿的動態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化61-62
• 5.4 靜態(tài)與動態(tài)結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果比較62-63
• 5.5 本章小結(jié)63-65
• 全文總結(jié)與工作展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文72-74
• 致謝74

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本文編號：650839