HyperWorks发射系统底架结构优化及几何体重构(4)
时间:2018-03-05 10:35 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
（3）后处理：计算机输出的结果，如各种应力、位移或者振型等，需要进行必要的处理，并通过图像直观地显示出来，以便对分析对象的性能或设计的合理性进行分析、评估，从而作出相应的改进或优化。 图2为利用HyperWorks进行有限元分析的主要步骤，前处理在HyperMesh中完成；求解时可以根据分析对象的要求选择不同的求解器，一般的分析问题可以使用Analysis或OptiStruct求解，优化设计问题则必须使用OptiStruct求解；后处理可以直接使用HyperMesh的后处理功能，同样也可选用HyperView进行后处理分析。 建立在有限元法基础上的结构优化方法，也需要经过有限元分析前处理、计算以及后处理三个步骤。除此之外，在前处理中，除了常规的有限元建模外，还需对优化问题进行定义，计算过程中还需对优化参数进行评估。 （1） 优化问题定义是指根据结构设计的特点和要求，选择结构优化方法，将需要进行优化的数据设定为模型参数，以便对模型进行修正。 （2） 优化参数评价是指处理器将本次循环得出的优化参数与上次循环得出的优化参数进行比较，确定该次循环的目标函数是否达到最小值，同时反映出结构是否已达到了最优性。如果达到最优，则完成迭代进程，退出优化循环；反之，则修正设计变量，重新进行循环。 图2.1 HyperWorks有限元分析的主要步骤 3 结构优化设计理论基础 传统的产品设计，是人工进行反复设计的过程。设计者借助CAD工具进行产品设计，然后交由工厂进行加工制造，再对产品进行实验。如不能满足功能要求或者失效，则需对设计方案进行修改，甚至重新设计，如此反复，直到产品在实物实验中满足全部要求为止。这个过程周期长、耗费高，已经不能满足现代产品设计的要求[10]。 CAE技术的发展与革新，各种数值仿真方法，如有限元、多体动力学、计算流体力学等技术，大量应用于各种产品的设计与生产中，大大地缩短了实验周期，且降低了不少费用。 作为CAE发展技术热点的结构优化技术，已经有多种理论方法，如：变密度法、均匀化法、水平集法以及各种准则法等[14]。相关的软件也以及其迅猛的速度发展，除了Altair OptiStruct，市场上比较知名的软件还有德国的FE-DESIGN公司的Tosca、日本Quint公司的OptiShape以及美国MSC公司的Nastran等。 结构优化设计，是指在满足约束条件下，按预定目标（如重量最轻、造价最小等）求出最优设计的过程。结构优化技术早期应用于航空工程领域，后来也推广到机械、造船、土建等工程领域，至今已不断发展应用到诸多学科和工程。 3.1 优化设计基本构成 优化设计方案的确定，需要运用有关专业的基础理论和具体的技术知识对设计问题进行全面的分析研究，确定优化追求的目标是什么，并推导出相应的数学表达式即目标函数。分析影响目标函数的因素有哪些，它们的相互关系怎样，哪些参数作为变量，受哪些约束条件的限制[11]。 因此，优化设计具有三要素，包括设计变量、目标函数、约束条件。 （1）设计变量 指可变动以改善系统性能的系统参数[15]。一个优化设计方案可用一组设计参数来表示。这些设计参数可以是几何参数，如构件的外形尺寸、零件间的相应位置尺寸等，也可以是物理量，如构件的质量、力、力矩等，还可以是表示零件工作性能的参数，如应力、变形、材料的许用应力等。 （2）目标函数 是指判别设计方案优劣的数学表达式[16]，一般可表示为： (责任编辑：qin) |