某機(jī)載控制臺(tái)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化是近年來結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究領(lǐng)域中的前沿課題和熱點(diǎn)問題，它可在改善或保持結(jié)構(gòu)性能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)材料最優(yōu)分布。采用拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)不僅能縮短設(shè)計(jì)周期，降低裝備重量，提升產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)水平，而且還可以解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中難以解決的設(shè)計(jì)問題。本文以某機(jī)載控制臺(tái)為研究對(duì)象，利用有限元分析法與結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)相關(guān)的理論和方法，對(duì)機(jī)載控制臺(tái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　根據(jù)數(shù)學(xué)規(guī)劃法相關(guān)理論，采用寬容分層序列法對(duì)控制臺(tái)下臺(tái)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分步拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)

2、，以實(shí)現(xiàn)特定結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化問題。第1步以剛度為優(yōu)化目標(biāo)、體積分?jǐn)?shù)為約束條件進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)獲得拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果。增加優(yōu)化結(jié)果設(shè)計(jì)寬容值重新建立拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)空間。第2步以一階頻率為優(yōu)化目標(biāo)，以體積分?jǐn)?shù)與頻率響應(yīng)位移作為約束條件進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化分析，獲得拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)概念模型。然后對(duì)拓?fù)浣Y(jié)果進(jìn)行局部調(diào)整后，并參照傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的截面尺寸與厚度進(jìn)行參數(shù)化技術(shù)建模，最終得到拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果模型。
　　基于拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果模型選取下臺(tái)架結(jié)構(gòu)各桿件的厚度作

3、為設(shè)計(jì)變量，分別以下臺(tái)架結(jié)構(gòu)的一階、二階固有頻率作為優(yōu)化目標(biāo)，以總重量作為約束條件進(jìn)行靈敏度分析，并根據(jù)靈敏度分析結(jié)果重新選擇優(yōu)化設(shè)計(jì)變量對(duì)控制臺(tái)下臺(tái)架進(jìn)行二級(jí)尺寸優(yōu)化。尺寸優(yōu)化后比尺寸優(yōu)化前質(zhì)量約減輕5.711％，同時(shí)一階固有頻率提升40.45%、二階固有頻率提升46.58%，改變效果十分明顯。通過對(duì)傳統(tǒng)（常規(guī)）設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)與拓?fù)湓O(shè)計(jì)獲得的結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析對(duì)比，結(jié)果表明拓?fù)湓O(shè)計(jì)獲得的結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量增加較小，但是低階固有頻率提高顯