ANSYS在结构优化设计中的应用

由于优化设计的基础理论涉及面较广,对设计人员的数学能力要求较高。为了帮助设计人员更好地理解抽象的优化理论,提高其实际动手能力,本文介绍了如何利用有限元分析软件进行结构优化设计,建立了基于ANSYS的结构优化设计流程图。最后通过一个工程实例加以说明。     

推进电机端盖结构的优化设计

本文对推进电机端盖进行了机械结构优化设计.首先给出数学模型指出了数学本质,然后给出通过大型有限元分析软件ANSYS中APDL语言来实现优化的方法,在优化计算分析后,进行较详细的讨论.     

大跨度船闸三角闸门的静动力优化设计

结合拟改扩建的裕溪一线船闸下闸首三角闸门的方案设计,对国内船闸最大口门34 m的三角闸门进行静、动力优化设计研究。在对三角闸门初步设计方案进行有限元分析和验算的基础上,利用ANSYS软件的APDL语言对三角闸门结构三维有限元模型进行二次优化,以闸门质量最轻为目标进行静力优化设计和动态特性优化。结果表明,通过静力优化,三角门结构质量比初步设计方案下降了12.5%~14.2%;通过动态优化,闸门的一阶自振频率有所提高,满足不小于5 Hz的约束条件。     

基于遗传算法的潜艇首端耐压平面舱壁构架分级优化研究

探讨了潜艇首端耐压平面舱壁的结构优化设计,针对舱壁结构复杂、设计变量多、取值离散规格化等难点,确定两级优化方案,即先后分别对舱壁内部主构架和肘板进行优化,采用遗传算法作为优化方法,并利用ANSYS程序对舱壁结构进行受力分析.对遗传算法进行了改进,并在此基础上用MATLAB语言编程实现遗传算法操作,同时编程与ANSYS结合起来,完成结构优化设计.经过迭代优化,得到一个优化方案,优化部分的结构重量较初始方案降低了18.39%.     

基于APDL的桅杆优化设计

利用APDL的程序与宏技术组织管理ANSYS的有限元分析命令，实现参数化建模，施加参数化载荷与求解以及参数化后处理结果的显示，以实现参数化有限元分析全过程。在参数化的分析过程中，可以简单修改其中的参数，达到反复分析各种尺寸、不同载荷大小的多种设计方案的目的。通过对某舰艇桅杆的优化设计，简要阐述了基于APDL的优化设计的基本概念及设计过程，描述了桁架桅杆的优化设计过程，对优化结果进行了分析。     

水闸整体结构优化设计——以软土地基为例

在软土地基上如何优化水闸整体结构方面,本文以某水闸为具体工程实例,依据实际土质的参数,利用有限元分析软件建立起数学模型,进行优化设计。在该数学模型中,将闸室以及基础结构的几何参数作为设计变量;将水闸的最小造价作为目标函数,将闸室结构的抗滑稳定性、基底应力、地基承载能力、桩基和闸室的结构强度,以及桩顶水平位移和闸室沉降作为约束条件。利用ANSYS有限元分析软件中的优化设计模块,对水闸结构进行优化设计,在进行数值计算后,对其结果进行分析,得出水闸整体结构设计和闸室结构设计的优化方案。通过分析,经过优化设计后,水闸总造价减少2.6%。当桩顶水平位移达到极限值时,优化效果更加明显。     

大型感应电机定子结构分析

采用有限元分析方法,建立了某感应电机分析模型,并应用大型有限元分析软件ANSYS进行了结构分析,得出电机的应力分布及位移云图,同时对端盖进行了结构优化设计,得出了一些有益的结论。分析结果表明,该感应电机定子满足强度要求,可为电机结构进一步合理优化及研究提供参考。     

钢丝绳变幅式单臂架门座起重机臂架结构优化设计

提出了一种单臂架结构优化设计方案,通过在臂架头部两侧增加悬臂梁结构,使臂架头部的滑轮能充分布置。这种臂架结构形式能显著减小起升钢丝绳绕入绕出滑轮的偏角,增加钢丝绳使用寿命。运用ANSYS有限元软件对这种单臂架结构进行有限元计算分析,并经过实际使用,验证了这种单臂架优化设计的可行性。     

拓扑优化技术在拱式纵梁码头结构中的应用

近年来,结构拓扑优化设计已成为结构优化研究领域的热点。针对新型的拱式纵梁码头结构,基于ANSYS有限元理论,采用拓扑优化方法对拱式纵梁的拱轴线线型进行选择,将得出的拱轴线应用于拱式纵梁码头结构中。通过实例证明了拓扑优化生成的拱轴线的合理性及其在工程应用中的可行性。     

神经网络遗传算法在缆钩优化中的应用

码头缆钩的优化设计对于保证码头系泊船舶的安全具有重要的意义。本文首先用ANSYS有限元软件计算了16种正交试验缆钩的最大应力，然后以此为样本，对BP网络进行了训练，通过训练后的BP网络的泛化能力替代遗传算法优化过程中有限元计算的巨大工作量，使得此缆钩的优化成为可能。结果证明此方法是可行的。