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實現設計優(yōu)化是人們長期以來一直追求的目標。但是，由于機械產品結構復雜，產品設計不僅受幾何條件的約束，而且也受到結構強度、剛度等諸多設計要求的限制，而這些約束條件往往很難給出其關系式來。特別是當結構龐大，單元類型混雜及單元數、節(jié)點數很多時，即使已知結構各節(jié)點的位移和應力關系式，也常常會因矩陣龐大而不能求解，更不必說再經過多次迭代求最優(yōu)解了。因此，大型機械結構的結構優(yōu)化分析是一個很重要的問題，并不是找不到合適的優(yōu)化方法，而是怎樣將優(yōu)化方法應用于結構有限元分析。目前，除一些大型結構分析程序(如NASTRAN，ANSYS)外，在微機上成功地將優(yōu)化分析引入有限元分析的應用軟件還不多見。隨著優(yōu)化分析技術的日趨成熟和有限元分析技術的廣泛應用，將有限元分析方法與優(yōu)化分析方法有機地結合在一起，將使有限元分析方法在產品設計和優(yōu)化產品結構的過程中發(fā)揮出前所未有的作用。
矯正機的機架有多種結構形式。其中，上橫梁采用鑄造實體結構與機架框架箱形結構焊接為一體的結構形式是很常見且成系列的一種。機架的結構強度、應力分布及上橫梁最大變形等，是設計人員最為關心的問題。在以往的結構分析中，不管結構形式怎樣相似，只要改變機架的外形尺寸，就必須重新進行有限元分析，重新行單元網格劃分及數據處理等一系列繁瑣的工作，才能確定設計方案的優(yōu)劣，勢必延長工作周期，降低工作效率，為此研制開發(fā)了適用于如圖所示的上梁為“T”形實體鑄造結構、機架框架為箱形結構的矯正機機架的有限元優(yōu)化專用軟件。旨在以實體—箱型這種常見的矯正機機架組合形式為突破點，探索一種在微機上將優(yōu)化分析方法成功地應用在有限元分析工作中的新方法，以方便專業(yè)設計人員擺脫重復勞動，提高工作效率，最大限度地提高設計可靠性，縮短設計周期。
程序共分為4個模塊：有限元前處理、有限元分析、數據分析和優(yōu)化分析。在總體程序的設計上，考慮以簡便輸入和簡化操作為主。設計人員只需根據圖紙尺寸輸入設計參數，根據菜單和屏幕提示進行選擇，機架的有限元分析及優(yōu)化工作均可由程序自動完成。程序可完成的主要功能有：
(1)當用戶根據屏幕提示輸入(或校核)幾何尺寸、設計參數時，程序可自動生成有限元分析數據文件，
(2)程序可直接對生成的有限元數據文件進行求解;并提供機架上橫梁最大位移、最大主應力值、最大等效應力等信息，可繪制機架受載后的變形圖和機架正面及外側面的等應力線圖，
(3)優(yōu)化模塊對設計方案進行外形尺寸及主要板厚的重量優(yōu)化，
(4)可將優(yōu)化結果直接生成有限元數據文件，進行有限元分析，可校驗優(yōu)化結果。由于C語言允許對字節(jié)、地址和指針直接進行操作，使用靈活。因此，總體程序的連接模塊采用Turbo C語言編寫。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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