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1.1 选题背景-1

1.2 选题的目的和意义-1

1.3 国内外研究现状及发展趋势-2

  1.3.1 连杆有限元分析及优化设计的发展与现状2

1.3.1 多学科设计优化的发展与现状-3

1.4 本文的研究内容4

第二章 优化对象的确定与相关理论-5

2.1 引言-5

2.2 优化对象的确定5

2.3 连杆的结构作用8

2.4 连杆的建模- 8

2.4.1 Solidworks的介绍- 8

2.4.2连杆模型的建立- 9

2.5 本章小结13

第三章 连杆的有限元分析-14

3.1 有限元分析软件ANSYS的介绍-14

3.2 有限元网格的划分15

3.3 连杆的强度分析-16

3.3.1 载荷的计算16

3.3.2载荷的施加与求解17

3.3.3后处理与命令流文件的生成18

3.4 连杆的模态分析-19

3.4.1 模态分析的定义19

3.4.2 载荷的施加与求解-19

3.4.3 后处理与命令流文件的生成-21

3.5 本章小结21

第四章 基于Isight的连杆的多学科设计优化-22

4.1 多学科设计优化概述-22

4.2  Isight集成框架简介-23

4.3 基于Isight的多学科优化24

4.3.1 优化参数的选择26

4.3.2 集成流程-29

4.3.3 软件调用文件的添加35

4.3.4 优化参数的定义37

4.3.5 优化的结果38

4.4 小结- 41

总结与展望-42

总结42

展望42

致谢-44

参考文献-45

第一章  绪  论

1.1  选题背景

船舶工业是现代大工业的缩影，是关系到国防安全及国民经济发展的战略性产业。船舶工业不但为水运交通、能源运输和海洋开发提供装备，而且又是海军舰船装备的主要提供者，也是国民经济和国防建设的战略性产业之一。从近十年中国造船业占世界造船市场份额的变化可以看出，中国造船业在全球市场上所占的比重正在明显上升，中国已经成为全球重要的造船中心之一。柴油机作为船舶系统的动力提供者，其发展与船舶发展有着重大的关系。

柴油机发展至今已有一百多年的历史，经过不断改进和提高，现在已经发展到相当完善的程度。由于它的热效率高，经济性好、启动容易、对各类船舶有很大适应性，问世以后很快就被用作船舶推进动力。至20世纪50年代，在新建的船舶中，柴油机几乎完全取代了蒸汽机。船用柴油机已是民用船舶、中小型舰艇和常规舰艇的主要动力。

随着船用柴油机整体结构机器零部件结构的不断改进，特别是电子技术、自动控制技术在柴油机上的应用，船用柴油机各项技术指标不断更新，其经济性、可靠性和维修性都发展到一个新的高度。因此，将多学科优化设计考虑到船舶设计过程中是很有必要的。

1.2  选题的目的和意义

产品竞争力的关键在于创新，而创新的灵魂则是设计。一件产品的创新设计会涉及多学科和多技术领域以及多学科交叉。产品的设计技术在不断的发展中一方面向综合、多学科方向发展，这些方面的设计要求通常相互耦合，这使得产品设计所涉及的学科可能越来越多，所产生的各学科之间相互协同的问题也越来越复杂。另一方面，产品设计理论在向深度发展，产品设计理论的验证技术和方法日新月异，新概念产品和新型产品层出不穷，这就使得多学科设计优化（Multidisciplinary Design Optimization,简称MDO）发展起来。

MDO是解决复杂工程系统的设计优化的一种有效方法和工具。MDO的目的可概括为：1）通过充分利用各个学科之间的相互作用产生的协同效应，获得系统的整体最优解；2）通过实现并行计算和设计，缩短设计周期；3）采用高精度的分析模型，提高设计结果的可信度。 (责任编辑：qin)