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基于单元应力选择的BESO算法及其应用研究

发布时间:2018-06-22 21:36

  本文选题:刀杆箱 + 双向渐进结构优化法 ; 参考:《机械设计》2018年02期


【摘要】:针对变密度法和渐进结构优化法的缺点,提出了一种基于单元应力选择的双向渐进结构优化法。利用APDL语言对ANSYS单元的删除和添加功能进行二次开发,通过删除和添加单元,得到满足目标体积的拓扑结构,在此基础上,按照应变能水平高低,在保证体积不变的前提下,进一步恢复和删除单元,得到最优的拓扑结构。该方法综合考虑了结构体积的变化和单元的应力水平,避免了经验计算和振荡现象,有效提高了优化质量和计算效率。文中给出了算法的基本原理和步骤,并以TBT-ML500深孔钻床刀杆箱为研究对象,对其进行了拓扑优化和重构设计。结果表明,优化后刀杆箱的应力和变形量均降低,同时整体质量减少了9.26%,实现了刀杆箱的刚度最大化,同时也验证了该算法的有效性。
[Abstract]:Aiming at the shortcomings of variable density method and progressive structural optimization method, a bidirectional progressive structural optimization method based on element stress selection is proposed. Using APDL language, the function of deleting and adding ANSYS elements is redeveloped. By deleting and adding units, the topological structure satisfying the target volume is obtained. On the basis of this, according to the strain energy level, the volume is invariable. The optimal topology is obtained by further restoring and deleting the unit. This method takes into account the variation of the structure volume and the stress level of the element, avoids the phenomenon of empirical calculation and oscillation, and effectively improves the optimization quality and calculation efficiency. In this paper, the basic principle and steps of the algorithm are given, and the topology optimization and reconfiguration design of TBT-ML500 deep hole drill tool box are carried out. The results show that the stress and deformation of the tool rod box are reduced and the whole mass is reduced by 9.26 after the optimization, the stiffness of the tool rod box is maximized, and the validity of the algorithm is verified.
【作者单位】: 中北大学机械与动力工程学院;山西省深孔加工工程技术研究中心;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(51175482) 山西省回国留学人员科研资助项目(2014050) 山西省国际科技合作资助项目(2015081016)
【分类号】:TG52

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本文编号:2054296

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