支座板优化设计.docx

1、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A2)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

2、)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

3、-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。调入目标驱动优化工具，创建项目B，双击“Design of Experiments”，进行试验设计。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。做出响应图，如图1-16、图1-17、图1-18、图1-19。做出敏感度图，如图1-20。做出蜘蛛网图，如图1-21.图1-15 实验

4、设计图1-16 v1与最大等效应力响应图图1-17 v1与最大变形响应图图1-18 r1与最大等效应力响应图图1-19 r1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。双击项目B的B4格“Optimization”项，进行优化设计。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。双击项目管理界面中的“Parameters Set”，进行参数工作空间，如图1-23。图1-

5、23 参数工作空间将Table窗口的第四行显示的DP1的输入参数复制到当前设计点。单击“Return to Project”，返回项目管理界面。刷新数据。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ANSYS Workbench中。（2）模态分析建立Model项目A，并划分网格，设置相关度为100，如图2-1所示。在支座板底端添加固定支撑约束，如图2-2所示。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