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實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化是人們長(zhǎng)期以來(lái)一直追求的目標(biāo)。但是，由于機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)品設(shè)計(jì)不僅受幾何條件的約束，而且也受到結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度等諸多設(shè)計(jì)要求的限制，而這些約束條件往往很難給出其關(guān)系式來(lái)。特別是當(dāng)結(jié)構(gòu)龐大，單元類型混雜及單元數(shù)、節(jié)點(diǎn)數(shù)很多時(shí)，即使已知結(jié)構(gòu)各節(jié)點(diǎn)的位移和應(yīng)力關(guān)系式，也常常會(huì)因矩陣龐大而不能求解，更不必說(shuō)再經(jīng)過(guò)多次迭代求最優(yōu)解了。因此，大型機(jī)械結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析是一個(gè)很重要的問(wèn)題，并不是找不到合適的優(yōu)化方法，而是怎樣將優(yōu)化方法應(yīng)用于結(jié)構(gòu)有限元分析。目前，除一些大型結(jié)構(gòu)分析程序(如NASTRAN，ANSYS)外，在微機(jī)上成功地將優(yōu)化分析引入有限元分析的應(yīng)用軟件還不多見(jiàn)。隨著優(yōu)化分析技術(shù)的日趨成熟和有限元分析技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將有限元分析方法與優(yōu)化分析方法有機(jī)地結(jié)合在一起，將使有限元分析方法在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的過(guò)程中發(fā)揮出前所未有的作用。
矯正機(jī)的機(jī)架有多種結(jié)構(gòu)形式。其中，上橫梁采用鑄造實(shí)體結(jié)構(gòu)與機(jī)架框架箱形結(jié)構(gòu)焊接為一體的結(jié)構(gòu)形式是很常見(jiàn)且成系列的一種。機(jī)架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、應(yīng)力分布及上橫梁最大變形等，是設(shè)計(jì)人員最為關(guān)心的問(wèn)題。在以往的結(jié)構(gòu)分析中，不管結(jié)構(gòu)形式怎樣相似，只要改變機(jī)架的外形尺寸，就必須重新進(jìn)行有限元分析，重新行單元網(wǎng)格劃分及數(shù)據(jù)處理等一系列繁瑣的工作，才能確定設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，勢(shì)必延長(zhǎng)工作周期，降低工作效率，為此研制開(kāi)發(fā)了適用于如圖所示的上梁為“T”形實(shí)體鑄造結(jié)構(gòu)、機(jī)架框架為箱形結(jié)構(gòu)的矯正機(jī)機(jī)架的有限元優(yōu)化專用軟件。旨在以實(shí)體—箱型這種常見(jiàn)的矯正機(jī)機(jī)架組合形式為突破點(diǎn)，探索一種在微機(jī)上將優(yōu)化分析方法成功地應(yīng)用在有限元分析工作中的新方法，以方便專業(yè)設(shè)計(jì)人員擺脫重復(fù)勞動(dòng)，提高工作效率，最大限度地提高設(shè)計(jì)可靠性，縮短設(shè)計(jì)周期。
程序共分為4個(gè)模塊：有限元前處理、有限元分析、數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化分析。在總體程序的設(shè)計(jì)上，考慮以簡(jiǎn)便輸入和簡(jiǎn)化操作為主。設(shè)計(jì)人員只需根據(jù)圖紙尺寸輸入設(shè)計(jì)參數(shù)，根據(jù)菜單和屏幕提示進(jìn)行選擇，機(jī)架的有限元分析及優(yōu)化工作均可由程序自動(dòng)完成。程序可完成的主要功能有：
(1)當(dāng)用戶根據(jù)屏幕提示輸入(或校核)幾何尺寸、設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，程序可自動(dòng)生成有限元分析數(shù)據(jù)文件，
(2)程序可直接對(duì)生成的有限元數(shù)據(jù)文件進(jìn)行求解;并提供機(jī)架上橫梁最大位移、最大主應(yīng)力值、最大等效應(yīng)力等信息，可繪制機(jī)架受載后的變形圖和機(jī)架正面及外側(cè)面的等應(yīng)力線圖，
(3)優(yōu)化模塊對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行外形尺寸及主要板厚的重量?jī)?yōu)化，
(4)可將優(yōu)化結(jié)果直接生成有限元數(shù)據(jù)文件，進(jìn)行有限元分析，可校驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果。由于C語(yǔ)言允許對(duì)字節(jié)、地址和指針直接進(jìn)行操作，使用靈活。因此，總體程序的連接模塊采用Turbo C語(yǔ)言編寫。
專業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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