基于ANSYS的桁架优化设计

年

月

焦作大学学报

吻

第

期

基于

的析架优化设计马雪洁焦作大学河南焦作,

摘要使用大型有限元分析软件,

对三杆衍架进行了优化设计讨论了应用有限元分析软,

件进行优化分析的基本方法并对优化结果进行了评价关键词三杆析架中图分类号

。

三维建模有限元分析优化设计

文献标识码,

文章编号。

一

一

一

在结构优化中有限元方法是重要方法之一,,

有

尸

限元方法的基本思想是将结构离散化用有限个容易

设计变量目标函数甲

二

丫护。

十

矿二

〕注,

分析的单元来表示复杂的对象单元之间通过有限个节点互相连接然后根据变形协调条件综合求解,,

二

注‘

矛下丫落

滩万

。

随

着计算机技术的高速发展有限元方法迅速发展成为一种新的高效的数值计算方法,

并很快在弹塑性力。

学断裂力学

、

、

流体力学,

、

热传导等领域广泛应用,

软件是由美国限元分析软件、

公司研制开发的有

。

应用较为广泛,

是融结构热。

、

、

流体

、

电磁声学于一体、

以有限元分析为基础的大型

通用软件、

它具有良好、、、

—析架的高度—上悬点两点间距离—所受的拉力—材料的许用应力—的弹性模量材料—料的密度材—,,

单杆的横截面积

‘

,

,

‘

。。

二

脚八君一

‘认

的参数建模前后处理智能网络划分优化设计强大

的有限元求解功能广泛应用于机械制造石油化工,

轻工造船航空航天

、

、

汽车交通,

、

电子

、

土木工程。

、

水

利铁道

、

、

日用家电的一般工业及科学研究

本文以三杆析架为例

介绍使用有限元分析软件。

进行优化分析设计的方法

实例分析建立数学模型一个有三根杆组成的析架承受纵向和横向载荷的受力模型,

图

三杆析架

如图。

所示,

。

上悬点两点间距离为

,

受拉力

作用

试求满足强度条件且使析架总重量

参数化建模及有限元分析指定文件名和分析题目。

最小的设计方案磅量。

结构的重量初始设计为和基本尺寸,

定义参数初始值选取单杆的横截面积为设计变二。,

。

选择。

打开数值参数对话框。

输人

、

析架重量。

为目标函数来分析可得相应的数

。

学模型

确定单元类型

约束条件收稿日期一

矛下万了

丁

定义实参和材料特性‘

。

添加横截面区域

二。

【

,

〕

,

设置材料属性在杨氏模量对话框袖人

,

一

作者简介马雪洁

一

,

女北京人焦作大学讲师焦作工学院在读工程硕士

,

,

,

。

© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.

http://

第

期生成结点和单元。

马雪洁基于

的析架优化设计

创建,,

个关键点,

①一,

查看序列结果及后处理选择菜单,,

,

,

,

②

,

,

,

③、

④、

,

。

并分别通过关键点①④②④③④创建直线,

、

,

打开序列单击,

对话框

。

在列表选项中拾取,,

单元

。

可以看到最佳设计序列为,

施加位移约束和载荷施加位移约束为零,

。

在关键点①②③处处加载荷上将出现一个。

、

、

重量为、

磅

。

它在满足约束条件的同时实。、

在关键点在结点

现了向最小截面积的较好逼近

一

将重量基本尺寸应力和截面面积作为迭代次数的函数显示选择菜单一,

横向箭头和垂直箭头表示施加的载荷

求解模型分析求解。

。

完成后计算机将自动进行有限元。

,

此时设计的析架如图

打开一

一

一

对话框单击。

,

选

择

平面视角关闭对话框选择

,

打开域分别输人别输人。一。,,

对话框,

。

在。

一

。

在

一,

域分。。,

单击

。

选择菜单打开

,

,一。

对话框在,

,

菜单分别单击

,

,

,

单击、

。

在,

图

当前设计析架,、,

图形窗

口

将分别显示重童和迭代基本尺寸和、

定义状态变,和目标函数进行优化分析生成优化分析文件并进人优化处理器指定分析文件。

迭代应力和迭代截面面积和迭代的图形,,

。

如图

结果分析

定义优化设计变量,

。

选择菜单

在优化设计序列

中。

,

目标函数重量减少了

打开单击打开

对话对话框,,,

,

优化效果非常明显

从各状态变量及目标函数

框

。

成域。

,,

在

菜单分别单击分别出现在输人,,

,

它们将

在单击。

域中分别域中分别输人确认设计变量。

,

,

在,

,

定义优化状态变量

选择菜单对话框。。

打开单击现在,

打开域分别选择域在完成后选择菜单存储优化数据库设置重量为目标函数。,,,

对话框,

在

它们将出,,

域分别输人

选择菜单

打开对话框在。。

在

菜单单击,

将出现域输人。

域在指定一阶优化方法,

单击

此方法精度较高但耗机时打。

,

长

。

选择菜单

开列

表中单击一一

对话框,

在打开图基本尺寸的迭代

单击,

对话框,

在下转第页

域中输人化运算。

单击

。

完成后计算机将自动进行优

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焦测结果、、

作

大

学

学

报主要使用的、、

年

月

测量法辅以大地

、

、

、

、

用不

测量法建立的本工程施工控制网点完全可以满足精

同方法测量的结果对比列于表

。

度要求、

。

三种测量方法的结果存在差值是由于各种测量

测量与传统的大地侧量相比测量精度,

方法本身的测量误差和坐标转换数学模型误差以及在平差计算中观测量权配置不合理引起的其三维坐,

高时间短选点灵活费用低

、

、

。

标差值均小于制网的精度要求。

,

可以满足本工程加密施工控

贵任编辑

石香玉,

结论