工作臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀|加工中心
1.2.3工作臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀目前國內(nèi)外在進行結(jié)構(gòu)體設(shè)計過程中，無論單個零部件還是裝配體部件都 要面臨一個問題一結(jié)構(gòu)強度問題。結(jié)構(gòu)強度問題一般需要從四個方面進行解決： 結(jié)構(gòu)應(yīng)力方面、材料力學性能方面、強度理論[2()]和振動理論。當前，大部分固 體力學計算將結(jié)構(gòu)應(yīng)力方面的問題作為重點，而材料力學性能是通過材料實驗 結(jié)合材料結(jié)構(gòu)條件進行解決，強度理論則是在兩者聯(lián)合研究的基礎(chǔ)上創(chuàng)建與之 相應(yīng)的強度理論。具體而言，就是研究材料在復雜應(yīng)力下發(fā)生破壞的規(guī)律，并 建立一套與之相適應(yīng)的強度計算準則及理論[2()]，振動理論是在強度理論的基礎(chǔ) 上進行模型建立、振動分析、參數(shù)識別等。1、結(jié)構(gòu)設(shè)計的兩個階段：傳統(tǒng)設(shè)計階段和優(yōu)化設(shè)計[21]階段。傳統(tǒng)設(shè)計主要是依靠工程師或設(shè)計師自身具備的理論和豐富的實踐經(jīng)驗根 據(jù)客戶的需求進行設(shè)計，此過程需要不斷的修改和完善，主要過程包括：設(shè)計人 員根據(jù)客戶要求首先進行概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計和材料選擇等準備，然后按 照手冊要求進行受力分析開始進行初始方案設(shè)計，再根據(jù)結(jié)構(gòu)分析的結(jié)果再去 校核結(jié)構(gòu)的剛度、強度等，如果設(shè)計的成本不符合要求還要進行修改，該過程 效率太低、耗時太長、成本太高，已經(jīng)不適應(yīng)當前市場快節(jié)奏的變化需求。正是對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的不滿足，才有了對結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的迫切追求。 優(yōu)化設(shè)計采用發(fā)散性思維，為達到目的“不擇手段”。根據(jù)客戶要求，在進行設(shè) 計時，不再僅局限于機械工程領(lǐng)域，還要從其它領(lǐng)域進行考慮，總之就是要快 速、高效的完成任務(wù)。這正是國外機床結(jié)構(gòu)優(yōu)化快速發(fā)展的核心。2、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展從1960年論文開始提及“結(jié)構(gòu)優(yōu)化”算起，到今天結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)展成為一門獨 立的學科已有五十多年[22]。從原來只是將不同的設(shè)計方案進行比較得到最好的 一個方案到現(xiàn)在不同理論進行交叉運用得到的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的 發(fā)展經(jīng)歷了三個主要階段[23]。第一階段是采用有限元數(shù)值分析手段，以結(jié)構(gòu)截 面尺寸作為設(shè)計變量，以常規(guī)單元(如桿件截面積、梁單元尺寸、膜或板以及殼單 元的厚度等)的幾何變量作為參數(shù)，以減輕結(jié)構(gòu)重量或減小結(jié)構(gòu)尺寸，充分發(fā)揮材 料的機械性能為優(yōu)化目標。其研究和應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，此階段被稱為截面尺 寸優(yōu)化設(shè)計階段。第二階段主要研究如何確定連續(xù)體結(jié)構(gòu)的邊界形狀或內(nèi)部結(jié) 構(gòu)，例如桿系結(jié)構(gòu)的節(jié)點位置優(yōu)化，連續(xù)體結(jié)構(gòu)應(yīng)力或溫度場分布優(yōu)化等。目前， 在連續(xù)體結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計中，只有在特別簡單的區(qū)域形狀中，才能對給定區(qū)域 形狀或邊界條件的微分方程求得解析解。因此，還沒有真正解決連續(xù)體結(jié)構(gòu)的形 狀優(yōu)化問題是幾何形狀優(yōu)化階段。第三階段是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計階段。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè) 計就是通過一定的算法使得設(shè)計結(jié)果在滿足約束的條件下派生出一個或一組結(jié) 構(gòu)，因為派生的結(jié)構(gòu)可能在幾何形式、單元形式等方面突破了初始結(jié)構(gòu)的布局， 故稱其為結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)。在近二十年，結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計研究更是得到了快速發(fā)展, 研究出了多個優(yōu)化模型，包括：變質(zhì)量、變密度及均勻化等。優(yōu)化模型開始朝著 以結(jié)構(gòu)的剛度******(也即柔順度最小)為目標，以體積或重量為約束的方向發(fā)展[25]。目前，回轉(zhuǎn)工作臺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)部件比較多，而且各零部件之間有許多的連 接方式，包括：電機與蝸桿通過聯(lián)軸器進行的連接，蝸輪蝸桿的連接，蝸輪與 工作轉(zhuǎn)臺之間的連接，工作轉(zhuǎn)臺與轉(zhuǎn)臺座通過圓柱滾子軸承的連接等[26]。所有 對于回轉(zhuǎn)工作臺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化需要采用“動力學模型修正[27] ”是非常困難的。 當前對于回轉(zhuǎn)工作臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基本方法和思路可以總結(jié)歸納為：先在 CAD三維軟件環(huán)境中，如SOLIDWORKS,進行實體建模，以抓大放小的簡化原則，對模型進行合理簡化；其次利用CAD三維軟件和有限元軟件的兼容性， 建立工作臺的有限元模型；接著對有限元模型進行試驗模態(tài)分析得到系統(tǒng)的固 有頻率和振型；根據(jù)優(yōu)化目標設(shè)置工作臺的目標函數(shù)、設(shè)計變量和約束條件， 得到更符合實際的有限元模型，提高工作臺工作性能，從而達到優(yōu)化的目的。本文采摘自“加工中心回轉(zhuǎn)工作臺的動態(tài)性能研究及優(yōu)化設(shè)計”，因為編輯困難導致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學習參考，轉(zhuǎn)載請注明！ span>