机械结构优化设计发展综述(1).pptxVIP

制　造中国科技信息2010 年第22 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Nov.2010DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2010.22.060机械结构优化设计发展综述史凤兰 　长春城市开发集团　　　　　１３００４１摘 要本文从机械结构的设计出发，阐述了机械优化设计的发展历史，以及关键技术，同时对机械结构优化设计的发展进行了展望。关键词机械结构优化设计；　结构分析；　优化方法 随着计算机技术的飞速发展和数值计算方法的广泛应用，工程设计领域在设计方法和技术创新方面有了巨大的发展和进步。这也大大推动了现代工程领域的技术进步和创新。优化设计就是其中发展最快的设计方法之一。一、结果优化的设计关键技术与理论 机械结构优化设计中有许多的关键技术与理论，它们对机械结构优化设计的发展和应用起着十分重要的作用。归结起来，其中的主要关键技术与理论有以下几个方面。 1. 机械结构优化设计的思想和理论 2 .优化方法 3 .建模技术 4 .结构分析技术 5 .结构重分析技术 6 .敏度分析技术 7 .软件开发技术二、机械结构优化设计的应用概况 1. 通用机械和机床 通用机械和机床的结构优化设计也是一个机械结构优化设计成功应用的领域，把有限元技术与优化技术结合，机械结构优化设计对大型复杂机械结构的设计是一种有效、精确的方法。由于一般的机械零部件都是连续体结构，结构分析非常复杂，进行结构优化设计比较困难。国内的相关研究比较突出，发表了大量的研究论文和报告。 通过这些研究工作的开展，机械和 展 1. 机械结构的拓扑优化 过去一般机械结构优化设计主要集中 在结构参数的优化和设计，面对于机械零 部件的拓扑结构很少涉及。但是随着人们 对机械产品设计创新意识的提高，特别是 机械产品概念设计的提出和应用。人们对 结构优化设计提出了更高的要求——机械 产品的结构拓扑优化设计。 2 .机械结构的形状优化 在机械零部件中，连续体结构非常 多，形状比较复杂；结构分析存在一定难 度，而结构形状对机械零部件的性能影响 很大。因此，机械零部件的形状优化可以 大大提高其性能。机械结构的形状优化也 是提高零部件机械性能的重要方法之一。 3. 机械系统结构动态优化设计 机械产品的动态性能对其强度、寿命 等影响很大，机械结构的动态性优化设计 是结构优化设计的一个重要方向。由于结 构的动态特性分析非常复杂，特别是大型 复杂结构，对其进行动态优化设计将极富 研究价值和应用价值。 4. 多学科结构优化设计 结构优化设计必然走向系统和总体优 化设计。于是，现在出现了一个新兴的结 构优化设计理论——多学科设计优化（Multidisiplinary Desimization,简称 MDO）。随着计算机性能的快速提高和人 们对产品性能要求越来越高，以及机械系 统复杂程度的提高，MDO 为机械结构优 化设计开辟了新的研究领域。 5. 只能优化算法和仿和优化算法 优化算法的研究一直是优化设计的重 要研究领域，特别是机械结构优化设计中 的一般零部件的结构分析非常复杂，有限 元分析需要很长的时间，优化迭代次数很 多。因此，机械结构优化设计是对优化算 法的发展和改进。 6.机械结构优化设计软件 下转第１２９页机床的设计有了一种快速，有效、可靠的设计方法，提高了机械产品的设计水平。 2. 汽车工业 汽车工业是一个不断创新，发展的重要行业，各个国家和地区都十分重视汽车工业的发展。因此，先进的机械结构优化设计方法也就在此行业得到推广和应用，国内外出现了大量的研究成果。隋允康等研究了把 DDDU-2 软件包应用于汽车的结构优化设计：冯振东等进行了万向节传动布局的支承动态结果优化设计；田振中研究了特种汽车车身的结构设计；冯国胜对汽车加工的结构优化设计进行了研究。目前汽车工业已经成为机械结构优化设计广泛应用的一个领域。 3. 船舶工业 船舶结构优化设计方法研究相对起步较晚，我国自20世纪70年代末开始研究船舶结构优化设计，比国外差不多晚了 10年。但是，我国的船舶结构优化设计也取得了较大的成果，在潜艇结构、中小型集装箱结构、游船剖面、潜艇外部液压舱等结构优化设计方面进行了研究，提高了相关研究对象的性能，为船舶设计提供了一种可靠、精确的设计方法。 4.航空航天 航空航天技术代表着一个国家科学技术的综合水平与实力，大量的先进科学技术首先在航空航天领域推广应用或发明、开发，而机械结构优化设计发展最快、应用最广和作用最大的领域也在航空航天。由于该领域的特殊地位，机械结构优化设计得到了广泛的应用和充分的重视。 5.其它 机械结构优化设计在其它工业领域也有许多应用的实例。宋天霞等开展并完成了大型水轮机结构优化设计的研究；刘扬等进行了石油钻井井架的结构优化设计；陈