支座板优化设计.docx
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支座板优化设计
问题描述:
如图1-1所示为某一个液压缸用的支座板。
钢板的截面宽度为50mm,其余原始尺寸如图所示,在圆弧凹槽向下作用80000N的压力。
试通过优化设计确定V2,R4,使得支座板的质量最小。
要求支座板的最大弯曲变形小于2mm,最大等效应力不能超过250MPa。
图1-1钢板截面
1优化设计:
(1)创建项目A,进行结构静力学分析,并定义输入和输出参数。
1)创建项目A,进行结构静力学分析,如图1-2。
图1-2创建项目A
2)定义材料模型,如图1-3。
图1-3定义材料模型
3)启动DM模块,并进行建模和输入相关参数,如图1-4。
图1-4建模并输入相关参数
4)创建面体,如图1-5所示。
5)指定几何体属性,进行2D分析,如图1-6所示。
6)对A4格Model进行刷新,并双击Model项。
7)为几何体分配材料模型,如图1-7所示。
图1-5创建面体图1-6指定几何体属性
图1-7分配材料模型
8)划分网格,如图1-8所示。
9)在支座板底端施加固定支撑,如图1-9所示。
图1-8划分网格
图1-9施加固定支撑
10)在支座板圆弧凹槽施加竖直向下的轴承载荷80000N载荷,如图1-10。
图1-10施加载荷
11)指定总变形为计算结果,指定最大总变形量为输出变量,如图1-11。
12)指定等效应力为计算结果,指定最大等效应力为输出变量,如图1-12。
图1-11计算总变形图1-12计算等效应力
13)求解结果,查看总变形和等效应力图,如图1-13,图1-14所示。
图1-13总变形结果
图1-14等效应力结果
结果显示最大变形为2.8211mm,最大等效应力为38.092MPa,质量为1.9261Kg。
(2)试验设计,生成足够的设计点。
①调入目标驱动优化工具,创建项目B,双击“DesignofExperiments”,进行试验设计。
②指定输入参数变化范围,生成设计点。
如图1-15所示。
(3)更新响应面,分析输入参数和输出参数的关系。
①做出响应图,如图1-16、图1-17、图1-18、图1-19。
②做出敏感度图,如图1-20。
③做出蜘蛛网图,如图1-21.
图1-15实验设计
图1-16v1与最大等效应力响应图
图1-17v1与最大变形响应图
图1-18r1与最大等效应力响应图
图1-19r1与最大变形响应图
图1-20敏感度图图1-21蜘蛛网图
(4)指定优化评定准则,更新优化,得到最佳设计点。
①双击项目B的B4格“Optimization”项,进行优化设计。
②指定优化评定准则并得到三个候选设计点,并将Table窗口第7行的候选设计点A插入到设计空间,如图1-22所示。
图1-22候选设计点
(5)将插入到设计空间的候选设计点A改变为当前的设计点,查看其变形和应力情况。
①双击项目管理界面中的“ParametersSet”,进行参数工作空间,如图1-23。
图1-23参数工作空间
②将Table窗口的第四行显示的DP1的输入参数复制到当前设计点。
③单击“ReturntoProject”,返回项目管理界面。
④刷新数据。
⑤进行新的求解,得到新设计点的支座板的质量为,如图1-24所示,并得到新设计点的总变形和等效应力图,如图1-25,图1-26所示。
图1-24新设计点支撑座质量
图1-25新设计点的总变形
图1-26新设计点的等效应力
结果显示,在优化后的质量为1.5519Kg,与原始设计对比有所改善,并且变形和最大等效应力均比原始设计下降很多。
2模态分析:
(1)利用Solidworks建模并导入ANSYSWorkbench中。
(2)模态分析
①建立Model项目A,并划分网格,设置相关度为100,如图2-1所示。
②在支座板底端添加固定支撑约束,如图2-2所示。
③设置五阶模态,如图2-3所示。
图2-1划分网格图2-2施加固定支撑
图2-3设置五阶模态
④求解得到前五阶模态图,如图2-4、图2-5、图2-6、图2-7、图2-8所示。
图2-4一阶模态图图2-5二阶模态图
图2-6三阶模态图图2-7四阶模态图
图2-8五阶模态图
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