試論如何優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計

摘 要：機(jī)械結(jié)構(gòu)的動態(tài)設(shè)計，目的是提出最佳的方案，滿足機(jī)械結(jié)構(gòu)更新?lián)Q代的需求。機(jī)械行業(yè)的快速發(fā)展，促使機(jī)械結(jié)構(gòu)面臨著市場競爭，需通過動態(tài)設(shè)計的方式，才能保障機(jī)械結(jié)構(gòu)的性能和穩(wěn)定性，所以本文重點分析如何優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)的動態(tài)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：機(jī)械；結(jié)構(gòu)；動態(tài)設(shè)計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.030

0 引言

機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計優(yōu)化，是機(jī)械領(lǐng)域市場發(fā)展的結(jié)果，打破傳統(tǒng)設(shè)計方式的限制，提高動態(tài)設(shè)計的綜合能力。目前，隨著機(jī)械行業(yè)的進(jìn)步，如何優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)的動態(tài)設(shè)計，成為主要的問題，應(yīng)該根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的需求，優(yōu)化動態(tài)設(shè)計的過程，確保其具備充足的市場競爭力，體現(xiàn)動態(tài)設(shè)計的優(yōu)勢，最主要的是符合機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求。

1 機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計分析

機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計是指根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品的特性，構(gòu)建動力選模型，應(yīng)用到機(jī)床設(shè)計的流程內(nèi)。動態(tài)化的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠找出機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中的薄弱項目，根據(jù)模型的模擬狀態(tài)，提出相關(guān)的改進(jìn)措施。機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計中需要選擇有效的變量信息，完善初始參數(shù)和修改后參數(shù)的使用，促使結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計達(dá)到優(yōu)化的狀態(tài)，強(qiáng)化機(jī)械產(chǎn)品的實踐設(shè)計[1]。機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計方法，符合現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品精細(xì)化的設(shè)計要求，提供穩(wěn)定的設(shè)計模型，為機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計提供穩(wěn)定的模型和設(shè)計方法，規(guī)范機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計。

2 機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計中的技術(shù)

機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計中的技術(shù)，主要體現(xiàn)在兩個方面，分別是有限元建模技術(shù)和ANSYS軟件技術(shù)，對其做如下分析：

2.1 有限元建模技術(shù)

機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計是一項復(fù)雜、繁瑣的工作，將有限元做為設(shè)計建模的理論基礎(chǔ)，積極分析機(jī)械結(jié)構(gòu)的動態(tài)設(shè)計。有限元建模技術(shù)，促使機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的結(jié)構(gòu)，趨向于真實的求解區(qū)域，可以將機(jī)械動態(tài)設(shè)計的不同單元體，組合到同一個求解區(qū)域內(nèi)，規(guī)劃出機(jī)械產(chǎn)品所需的設(shè)計結(jié)構(gòu)，有限元建模技術(shù)根據(jù)幾類設(shè)計結(jié)構(gòu)，模擬可能使用的幾何形狀，體現(xiàn)數(shù)值分析方法的優(yōu)勢。有限元建模技術(shù)在機(jī)械動態(tài)設(shè)計中，需要注重單元函數(shù)的求解過程，得出未知函數(shù)的準(zhǔn)確表達(dá)。

2.2 ANSYS軟件技術(shù)

ANSYS軟件降低了機(jī)械動態(tài)設(shè)計中的計算難度，提供可靠的操作和計算。ANSYS軟件，能夠根據(jù)機(jī)械產(chǎn)品動態(tài)設(shè)計的需求，規(guī)劃出問題的范疇，在此基礎(chǔ)上輔助構(gòu)建有限元，優(yōu)化機(jī)械產(chǎn)品動態(tài)設(shè)計的步驟[2]。ANSYS軟件技術(shù)中，可以根據(jù)機(jī)械設(shè)計的優(yōu)化需求，引入CAD軟件，完善計算數(shù)據(jù)的使用。ANSYS軟件技術(shù)，廣泛應(yīng)用在交通、家電等行業(yè)的機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中，清晰的反饋設(shè)計結(jié)果，表達(dá)機(jī)械產(chǎn)品的非線性動態(tài)變化，有利于提升動態(tài)設(shè)計的準(zhǔn)確性，消除潛在的設(shè)計誤差。

3 機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的優(yōu)化措施

結(jié)合機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的技術(shù)應(yīng)用，分析優(yōu)化措施，確保優(yōu)化措施在機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計中的落實效果。

首先機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的類型多樣，涉及到復(fù)雜的工藝技術(shù)，直接增加了動態(tài)設(shè)計的壓力，需要在機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計、結(jié)構(gòu)修改等方面，實行相關(guān)的優(yōu)化處理，提高動態(tài)設(shè)計的靈敏度。例如：機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的優(yōu)化措施中，以特征向量為分析因素，全面完善與機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計相關(guān)的數(shù)據(jù)計算，明確機(jī)械動態(tài)優(yōu)化設(shè)計中潛在的影響因素，假如機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計中的變量較小時，可以按照原有的理論基礎(chǔ)，更改設(shè)計方法，充分模擬機(jī)械動態(tài)的設(shè)計特征，此類優(yōu)化設(shè)計方法比較注重局部近似分析，其在變量較小的環(huán)境中比較實用，但是變量較大時，需要引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方式，特別是在機(jī)械動態(tài)設(shè)計的結(jié)構(gòu)振動分析內(nèi)，為優(yōu)化設(shè)計提供穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

然后針對機(jī)械動態(tài)設(shè)計中的逆向問題，提出優(yōu)化的措施，專門用于解決逆向型問題。機(jī)械動態(tài)設(shè)計的過程中，逆向問題是指設(shè)計過程中可以滿足動態(tài)特征的需求，但結(jié)構(gòu)機(jī)械的結(jié)構(gòu)參數(shù)與剛度矩陣，無法實現(xiàn)有效的融合，因此，設(shè)計人員將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的設(shè)計參數(shù)，轉(zhuǎn)為逆特征值，推理得出設(shè)計的對象信息，較為常見的是有限元逆特征值的求解，通過研究機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)，利用線性求解方法，求出機(jī)械結(jié)構(gòu)的尺寸數(shù)值。目前，在逆向問題的優(yōu)化中，設(shè)計人員匯總機(jī)械動態(tài)設(shè)計中出現(xiàn)的問題，將模糊理論等內(nèi)容，引入到優(yōu)化設(shè)計中，實際案例證實動態(tài)優(yōu)化的可行性，進(jìn)而完善構(gòu)建有限元模型，輔助解決機(jī)械動態(tài)設(shè)計中的逆向問題，提高機(jī)械動態(tài)設(shè)計的準(zhǔn)確性。

最后在優(yōu)化機(jī)械動態(tài)設(shè)計的過程中，強(qiáng)化計算機(jī)信息技術(shù)的應(yīng)用，深入落實仿真技術(shù)的使用，同時配合信息化建模，體現(xiàn)機(jī)械動態(tài)設(shè)計中智能化、自動化的特性[3]。例如：設(shè)計人員在機(jī)械動態(tài)設(shè)計的有限元分析中，引入多項學(xué)科知識，如虛擬技術(shù)、機(jī)械動力技術(shù)等，提升機(jī)械動態(tài)設(shè)計的綜合性，映射計算機(jī)環(huán)境中的機(jī)械動態(tài)設(shè)計方式，而且計算機(jī)信息技術(shù)，能夠根據(jù)機(jī)械動態(tài)設(shè)計的需求，提供虛擬的環(huán)境狀態(tài)，促進(jìn)虛擬機(jī)械設(shè)備的開發(fā)發(fā)展，即使機(jī)械動態(tài)設(shè)計中出現(xiàn)誤差，也能在虛擬環(huán)境中迅速更改，減輕設(shè)計中的計算量，一方面確保機(jī)械動態(tài)化設(shè)計的水平，另一方面提升真實機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計的精確度。

4 結(jié)束語

機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的優(yōu)化過程中，融入了諸多科學(xué)領(lǐng)域的內(nèi)容，如：電子、動力等，為優(yōu)化設(shè)計提供有效的支持。根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計和技術(shù)應(yīng)用，全面落實優(yōu)化措施的應(yīng)用，改善機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的方式，促使其可跟上行業(yè)的發(fā)展速度，體現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計的價值和作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓俊平.試論機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計及其相關(guān)技術(shù)[J].機(jī)電信息，2014（03）：110-111.

[2]張志強(qiáng)，郭京波.機(jī)械動態(tài)優(yōu)化設(shè)計綜述[J].石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報，2011（01）：74-76+95.

[3]楊秀琴，楊家軍.淺談機(jī)械結(jié)構(gòu)動態(tài)優(yōu)化設(shè)計及其相關(guān)技術(shù)[J].甘肅科技，2010（08）：117-118.

作者簡介：陳志霞（1964-），女，內(nèi)蒙古人，高級講師，研究方向：機(jī)械設(shè)計、公差、工程力學(xué)等。