文档介绍:: .
1同济大学机械学院机械系上海200SYS分析项都可以进行优化。按照以上的抽象模型形式,岸桥优化模型构造如下:
1、目标函数:结构的自重。当完成一轮优化迭代后,结构自重可以在后处理器中通过建立单元体积表,然后通过求出单元总体积算出结构自重。步骤如下:
MainMenu>GeneralPostproc>ElementTable>DefineTable,选择ElemVolumeVOLU项MainMenu>GeneralPostproc>ElementTable>SumofEachItem(SSUM)
UtilityMenu>Parameters>GetScalarData
由于装卸桥上除了结构自重以外的其余重量如机房、机构重量等不随着设计变量发生变
化,优化过程中不予以考虑。计算梁、杆单元实常数时并没有考虑为保证腹板和翼缘板的局部刚度而加设的横隔板及纵筋,更没有考虑梯子栏杆等附加重量,如果不设法弥补,结构的
总计算重量将与实际有较大的出入。为简化优化计算,通过适当放大材料密度予以考虑。
2、设计变量:选择各构件截面尺寸作为需进行设计的对象,符合ANSYS中设计变量
为正数的规定。岸桥由于组成构件较多因而尺寸较多,必须尽量减少设计变量。太多的设计
变量增加了收敛到局部极小而非全局最小值的概率,甚至当模型高度非线性时迭代会发生震
荡。当然过多的设计变量也意味着更多的迭代和计算时间。
在ANSYS中减少设计变量的一个手段是变量关联。互相有联系的非独立尺寸可以按某
个比例关系确定。装卸桥的结构各构件为了方便制造,都是等外形尺寸的,然后根据其不同
部位的受力情况改变板件的厚度,从而调整其截面积、惯性矩;另外杆件相互连接的尺寸也
是相同的,其关联比例为1。板件的厚度值是离散的,为方便优化及减少优化设计变量,可
以先确定每个构件的典型板厚,而以外形尺寸作为设计变量,从而避免无意义的板厚尺寸。通过上述处理,设计变量总计20个,均为岸桥截面尺寸。
此外,必须为每个设计变量确定合理的上下界。约束太松固然不行,约束太紧甚至会导
致无法找到可行解。
3、状态变量及约束函数:
为了得到尽可能符合实际需要的设计,必须选择足够多的状态变量。但为了减小问题的
规模从而加快优化进程,必须消除不必要或冗余的状态变量。同样也必须确定合理的状态变
量上下界。
1)强度状态变量及约束:限制各杆件最大应力。先对原始设计进行有限元分析,并得
到每种工况下的最大拉应力和单元i、j节点的最大、最小四种合成应力,然后以典型杆件
的应力作为强度约束。有关强度的状态变量提取方法如下:
将每个工况写成载荷步文件(LS),然后调用Solution>Solve>FromLSFiles顺序求解这些工况。进入后处理,先选择相应的载荷数据库,然后读出构件应力并建立单元数据表。
MainMenu>GeneralPostproc>ReadResults-BySetNumber
MainMenu>GeneralPostproc>ElementTable>DefineTabl