機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用與趨勢(shì)

孫學(xué)超

摘要：我國(guó)各行各業(yè)都在廣泛使用不同的機(jī)械產(chǎn)品，同時(shí)它們對(duì)這些企業(yè)的發(fā)展都起著非常重要的作用，而機(jī)械產(chǎn)品要想在飛速發(fā)展的社會(huì)中為各行各業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持，那么就必須重視機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作。而目前在進(jìn)行優(yōu)化工作的過程中已得到了良好的研究成果，特別是在汽車工業(yè)以及船舶行業(yè)等領(lǐng)域上更是取得了優(yōu)秀的成績(jī)。無論是在機(jī)械產(chǎn)品的性能上，還是在幫企業(yè)增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力上都有著非常重要的作用，所以各大行業(yè)對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)化工作給予了較強(qiáng)的重視?；诖耍酒恼聦?duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用與趨勢(shì)進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械結(jié)構(gòu);優(yōu)化設(shè)計(jì);應(yīng)用;趨勢(shì)

引言

隨著不斷發(fā)展科學(xué)技術(shù)，逐漸提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代、增加產(chǎn)品復(fù)雜性。傳統(tǒng)單一生產(chǎn)方式逐漸被多品種、小批量方式取代，在這種生產(chǎn)模式下，需要盡可能降低成本，縮短周期，以便于提高企業(yè)占有率和競(jìng)爭(zhēng)力。

1機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展概況

在我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，機(jī)械產(chǎn)品也得到了飛速的更新，傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品很快就不再適應(yīng)整個(gè)市場(chǎng)的發(fā)展，在這種情況下機(jī)械企業(yè)要想在整個(gè)市場(chǎng)上得以生存，就必須在原有的機(jī)械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷的創(chuàng)新優(yōu)化，使得企業(yè)能夠在市場(chǎng)上占據(jù)一定的競(jìng)爭(zhēng)力，在這種情況下，也要在使機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量不受影響的情況下不斷的降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供夯實(shí)的基礎(chǔ)。而在對(duì)機(jī)械進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的過程中，只有在機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)間得到合理控制的情況下，機(jī)械產(chǎn)品才能夠很快的更新?lián)Q代，在機(jī)械產(chǎn)品飛速占領(lǐng)市場(chǎng)的情況下，整個(gè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益自然而然會(huì)得到提升。在20世紀(jì)60年代初，人們才開始意識(shí)到機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的重要性，在最初進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的過程中，主要是按照數(shù)學(xué)以及工程設(shè)計(jì)學(xué)等方面完成的方案設(shè)計(jì)工作，并且從多種設(shè)計(jì)方案中挑選出最合適市場(chǎng)發(fā)展的一種設(shè)計(jì)方案，保證機(jī)械產(chǎn)品的性能能夠在最大化上得到提升，使得機(jī)械產(chǎn)品能夠在市場(chǎng)上停留較多的時(shí)間。只有在機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作順利進(jìn)行的情況下，我國(guó)眾多行業(yè)才能夠得到不斷的發(fā)展，經(jīng)過相應(yīng)的分析了解后發(fā)現(xiàn)，整體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作需要從以下幾方面來完成：①在實(shí)際進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作之前，首先需要有一個(gè)明確的目標(biāo)函數(shù)，整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作都需要按照這一目標(biāo)參數(shù)來進(jìn)行。②之后便根據(jù)目標(biāo)函數(shù)來對(duì)函數(shù)變量進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，這一工作也要站在產(chǎn)品的弧度、厚度等等方面來確定相應(yīng)的參數(shù)變量值。③機(jī)械產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作需要確定一個(gè)詳細(xì)的范圍，避免出現(xiàn)無目的性的進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。④在設(shè)計(jì)完機(jī)械產(chǎn)品優(yōu)化方案之后，需要從多個(gè)方案中挑選出最佳的一個(gè)，使得產(chǎn)品能夠得到最大化的優(yōu)化。

2機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用

2.1尺寸優(yōu)化

在我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，機(jī)械產(chǎn)品的性能優(yōu)化工作質(zhì)量也得到了不斷的提升，但在機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高的過程中也給工作帶來了新的挑戰(zhàn)。所以在對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要從相應(yīng)尺寸方面進(jìn)行充分的考慮。以往只是查看零部件是否能夠進(jìn)行組合來完成機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作。而這種設(shè)計(jì)方式在有部件出現(xiàn)不符合規(guī)定的情況下，整個(gè)產(chǎn)品的性能將會(huì)受到非常嚴(yán)重的影響。同時(shí)機(jī)械產(chǎn)品在實(shí)際運(yùn)行的過程中出現(xiàn)磨損的現(xiàn)象是不可避免的，而這種部件不符合生產(chǎn)規(guī)格的情況會(huì)加大這種情況的發(fā)生，因此目前在實(shí)際進(jìn)行機(jī)械生產(chǎn)工作的過程中，除了會(huì)精確把握機(jī)械產(chǎn)品的尺寸之外，還會(huì)根據(jù)現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)來結(jié)合完成整體的設(shè)計(jì)生產(chǎn)工作，保證了機(jī)械部件對(duì)實(shí)際工作所帶來的良好影響。

2.2多學(xué)科結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在我國(guó)信息化技術(shù)不斷發(fā)展的前提下，對(duì)機(jī)械部件進(jìn)行多學(xué)科結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作受到了越來越多人的關(guān)注，從部件單一學(xué)科進(jìn)行設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方式逐漸向多學(xué)科的設(shè)計(jì)方式進(jìn)行優(yōu)化，這對(duì)于保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的質(zhì)量有著十分重要的作用。同時(shí)在此后進(jìn)行優(yōu)化工作的過程中，也會(huì)與物理以及數(shù)學(xué)等等相映優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行充分的結(jié)合，保證部件的結(jié)構(gòu)質(zhì)量能夠向著越來越好的方向發(fā)展，只有這樣，機(jī)械制造行業(yè)可持續(xù)發(fā)展才能夠得到充分的保障。

2.3機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化

機(jī)械結(jié)構(gòu)在實(shí)際運(yùn)行的過程中，外界作用力可能會(huì)使整體機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能受到影響，其中機(jī)械的外形和運(yùn)動(dòng)參數(shù)發(fā)生變化的幾率非常高。因此機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化工作也是十分重要的，通過不斷的優(yōu)化來提高產(chǎn)品在工作中的工作能力，增強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品的工作壽命，保證他們能夠在飛速工作的情況下順利的運(yùn)行。

2.4結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化

對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化是其中最基本的一項(xiàng)工作，而一些工作人員也不會(huì)重視對(duì)零件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作。但在人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來越高的情況下，工作人員也重視起相關(guān)產(chǎn)品的優(yōu)化工作，除了會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化工作之外，也加入了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作，使得機(jī)械結(jié)構(gòu)的質(zhì)量能夠得到進(jìn)一步的提升。

3機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)趨勢(shì)

在我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的前提下，在對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化工作的過程中，也逐漸加入了各類分析法，這一方法對(duì)于更好的對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化工作有著十分重要的作用。

3.1更利于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?cè)絹碓街匾暀C(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作，同時(shí)優(yōu)化工作的水平也在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的前提下得到了不斷的提升，隨著機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作越來越復(fù)雜，在進(jìn)行優(yōu)化工作的過程中也出現(xiàn)了較多的問題，特別是對(duì)于大型結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建工作提出了更多的要求，只有在機(jī)械產(chǎn)品模型的構(gòu)建水平和質(zhì)量得到保障的情況下，整體的生產(chǎn)以及工作水平才能夠得到不斷的提升。同時(shí)，在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)變量參數(shù)量不斷提升的情況下，在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行推倒與數(shù)值計(jì)算的過程中也變得越來越困難，只有在順從大型機(jī)械設(shè)備更新的腳步下推算出新型的算法公式，才能夠使得機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量得到進(jìn)一步的提升。而在這種情況下，所出現(xiàn)的全新機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法就大大緩解了這種情況的出現(xiàn)。而這一方法主要是對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的分解，保證每一大部分都能夠在子部分不斷優(yōu)化的情況下得到進(jìn)一步的優(yōu)化。

3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)后能夠解決更多的機(jī)械設(shè)計(jì)問題

隨著我國(guó)機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的不斷進(jìn)行，目前已經(jīng)解決了較多的機(jī)械問題，相關(guān)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作主要有以下三方面組成：①建模能力。這能力是在完成機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作之后，可以直接通過相應(yīng)的技術(shù)方法來對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模工作。②隨機(jī)變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)。這是在機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，可以根據(jù)隨機(jī)設(shè)計(jì)的變量來確定出一個(gè)隨機(jī)性能目標(biāo)函數(shù)，之后通過這一目標(biāo)函數(shù)來對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行相映的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算工作。③多學(xué)科系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)只是靠單一的學(xué)科來進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，而在經(jīng)過多學(xué)科系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作之后，我們就可以運(yùn)用物理以及數(shù)學(xué)等等多方面的學(xué)科來對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。同時(shí)在對(duì)整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)工程進(jìn)行分解研究的過程中，我們可以從子系統(tǒng)的變量以及設(shè)計(jì)函數(shù)上去控制整個(gè)機(jī)械設(shè)備構(gòu)成情況的協(xié)調(diào)性。在這種情況下，我們就可以從子系統(tǒng)上來對(duì)整個(gè)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行相映的優(yōu)化工作。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是現(xiàn)代設(shè)計(jì)主要的組成部分之一，合理的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案可以提升企業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。作為一種新型設(shè)計(jì)方式，機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)為企業(yè)拓展了發(fā)展空間，使企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力大大提升，為產(chǎn)品質(zhì)量提供更加全面的保障，值得在各領(lǐng)域中進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張榮寶.機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用與趨勢(shì)研究[J].設(shè)備管理與維修，2019（18）：86-87.

[2]韋培培.機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用與研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（14）：56-57.

[3]殷春雷.機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用與趨勢(shì)研究[J].科學(xué)中國(guó)人，2018（21）：77.

[4]張鐘文.試析機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用及趨勢(shì)[J].裝備制造技術(shù)，2018（07）：270-271.

[5]房燦.機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用與趨勢(shì)研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（18）：137.