【機械結構論文】機械結構優(yōu)化設計應用與趨勢

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1、【機械結構論文】機械結構優(yōu)化設計應用與趨勢 摘要:在機械結構設計中，優(yōu)化設計是十分重要的內容，計算機作為基礎的優(yōu)化設計工具，結合規(guī)劃理論內容，對機械設計約束條件進行分析，從而找到最優(yōu)的設計方案，提升機械結構設計的質量。合理的機械結構設計能夠解決多樣化問題，提升機械性能。本文對機械結構優(yōu)化設計應用進行分析，并探究其發(fā)展趨勢，旨在探尋最佳機械結構設計方案，最大化發(fā)揮機械功能作用。 關鍵詞:機械結構;優(yōu)化設計;應用;趨勢 機械生產企業(yè)想要提升市場競爭力，需加強產品優(yōu)化設計和研發(fā)，加強產品性能，并及時更新?lián)Q代。隨著市場快速發(fā)展，單一化生產模式逐漸轉變?yōu)槎鄻踊a

2、方式，通過優(yōu)化機械結構設計，可以有效降低產品成本，并縮短生產周期，提升企業(yè)的市場占有率，在滿足市場需求同時提升企業(yè)自身競爭力。 一、機械結構優(yōu)化設計應用現(xiàn)狀研究 隨著社會發(fā)展需求變化以及科學技術發(fā)展，市場對產品的需求種類和質量要求有很大提升，各個企業(yè)都在加強自主創(chuàng)新，產品更新?lián)Q代速度較快，多品種化的生產模式成為了市場主流。企業(yè)為了能提升市場占有率，不僅需考慮產品制作成本，還需考慮生產周期，因此，需從機械結構設計方面著手，提升生產效率。科學優(yōu)化機械結構設計，通過改變結構形式增強機械功能，可以幫助企業(yè)快速的攻占市場，縮短生產周期，提升產品質量，滿足市場的需求。機械功

3、能優(yōu)化設計從上世紀就已經被提出，其屬于一種新型的學科，是將優(yōu)化理論與結構設計相結合，結合生產實際在多個方案中選擇最為科學合理的設計方案，保障機械結構質量有所提升。在我國建筑行業(yè)、交通、冶金以及航空等領域中優(yōu)化設計被廣泛應用，其社會經濟效益顯而易見。因此，機械結構優(yōu)化設計的應用具有廣闊的前景，需要專業(yè)人員加強技術研究和掌握［1］。 二、機械結構優(yōu)化設計類型分析 (一)結構拓撲優(yōu)化。在一般情況下，普通機械結構優(yōu)化設計主要是對結構參數(shù)進行優(yōu)化，對零件拓撲結構的關注度不高。隨著市場需求變化，人們對機械產品優(yōu)化意識有所提升，對產品的設計理念關注度較高，對機械結構優(yōu)化需求也

4、更加嚴格和規(guī)范，拓撲優(yōu)化是十分重要的環(huán)節(jié)，其屬于幾何學的分支之一。(二)結構形狀優(yōu)化。優(yōu)化機械結構設計的目的是提升機械性能，提升產品生產效率。在優(yōu)化設計應用過程中，需對零件結構進行科學優(yōu)化，但與此同時，會衍生而來很多相關的設計問題，例如:結構形狀較為復雜、結構種類較多、對結構分析較為困難等。由此可見，優(yōu)化結構十分必要。在上世紀末，我國機械領域緊隨國際步伐，對結構形狀的優(yōu)化設計進行研究。主要是對軸對稱零件形狀優(yōu)化設計、機械人結構形狀優(yōu)化設計等，通過對零件性能的分析研究，可以合理優(yōu)化結構形狀，如下圖所示。(三)系統(tǒng)結構動態(tài)優(yōu)化設計。機械產品的性能動態(tài)會對結構設計強度以及機械壽命產生一定影響，因此，

5、需優(yōu)化結構的動態(tài)性能，從而實現(xiàn)機械結構的合理優(yōu)化設計。結合對機械結構動態(tài)性能過程的分析和研究，對于大型機械結構來講，動態(tài)結構分析作用較大，需全面搜集機械相關信息，了解生產需求，從而使設計更加科學合理［2］。(四)多結構優(yōu)化設計。機械結構優(yōu)化設計不僅需要對優(yōu)化預期結果進行評判，還需要明確優(yōu)化設計的目標，從整體上構思機械結構，促進結構優(yōu)化設計的系統(tǒng)化發(fā)展。MDO理論為一種新型結構優(yōu)化理論，其被廣泛應用于機械結構優(yōu)化、衛(wèi)星總體設計、機器人優(yōu)化設計等領域中，為優(yōu)化設計提供了理論保障和基礎，使產品質量大大提升，生產效率也有所提升，在機械結構優(yōu)化中發(fā)揮重要作用。 三、機械結構優(yōu)化設計趨勢探

6、究 合理優(yōu)化機械結構設計能夠有效提升企業(yè)生產效率，縮短生產工期，從而提升企業(yè)市場占有率和競爭力。隨著科學技術更新發(fā)展，各類分析法被應用于優(yōu)化設計中，計算機結構和應用條件也發(fā)生很大的改變，相關學者對機械結構優(yōu)化設計的關注度有所提升。有限元分析是較為常見的分析法，其通過對物體及系統(tǒng)進行動靜態(tài)分析，將其分解為相互關聯(lián)的幾何模型，通過預處理和分析優(yōu)化機械結構。在國際范圍內，相關學者對機械結構優(yōu)化設計的探究從未停止。隨著市場競爭的日益激烈，產品更新?lián)Q代較快，機械結構優(yōu)化設計優(yōu)勢十分凸顯，可以從以下幾個方面進行探究思考:首先，在對機械結構優(yōu)化設計過程中需對多個問題進行深入思考和分析，如:可

7、以或者不可以用數(shù)學方式表示的問題、處于經驗和知識描述之間的問題等，針對模型設計對問題進行求解，對機械隨機變量進行優(yōu)化設計，分析機械實際的情況，研究其隨機因素，優(yōu)化設計這些變量，從而提升機械性能。隨機變量設計優(yōu)化主要是通過確定變量，建立隨機的目標函數(shù)，結合模型設計，求出最合理的解。對模糊變量進行合理分析和優(yōu)化設計，加強系統(tǒng)優(yōu)化全面性。在機械結構設計中常出現(xiàn)非光滑現(xiàn)象，此種現(xiàn)象需進行優(yōu)化設計，對于一些目標函數(shù)以及約束函數(shù)來講，在優(yōu)化求解過程中會產生很多問題，解答過程也相對較難，通過非光滑問題的優(yōu)化設計可以有效解決此類問題，其包含了非光滑以及特殊優(yōu)化兩個技術層面。通過優(yōu)化設計系統(tǒng)設計決策能力以及處理

8、能力都會有所提升，從而快速完成圖形輸出以及方案設計等任務;其次，通過多學科結構優(yōu)化設計，探索集成尋優(yōu)以及數(shù)據(jù)管理分析等，形成禍合子系統(tǒng)，從而使機械結構系統(tǒng)能夠互相左右［3］。 四、結語 綜上所述，機械結構設計優(yōu)化是現(xiàn)代設計主要的組成部分之一，合理的設計優(yōu)化方案可以提升企業(yè)生產效率和產品質量。作為一種新型設計方式，機械結構優(yōu)化設計為企業(yè)拓展了發(fā)展空間，使企業(yè)市場競爭力大大提升，為產品質量提供更加全面的保障，值得在各領域中進一步推廣和應用。 參考文獻: ［1］房燦．機械結構優(yōu)化設計應用與趨勢研究［J］．科技創(chuàng)新與應用，2016． ［2］楊天平，唐宏．機械結構優(yōu)化設計應用與趨勢分析［J］．電子制作，2013． ［3］張鐘文．試析機械結構優(yōu)化設計的應用及趨勢［J］．裝備制造技術，2016．261 作者:何海申 單位:斗山工程機械(中國)有限公司