[發明專利]基于動態特性分析的磨齒機立柱結構優化設計的方法

有效

• 申請號: 201410101410.5
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103995914B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 王亞輝
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種基于動態特性分析的磨齒機立柱結構優化設計的方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立磨齒機立柱的有限元模型；

對所述立柱進行動態分析，確定立柱的固有頻率和振型；

以立柱的設計空間單元體積為約束，以立柱固有頻率為目標函數，對立柱進行獨立的單階拓撲優化；

根據所述單階拓撲優化結果，尋找結構質量輕且低階頻率提高的空間質量分布，根據所述立柱的單元密度的分布，優化立柱內部結構。

2.如權利要求1所述的基于動態特性分析的磨齒機立柱結構優化設計的方法，其特征在于，所述建立磨齒機立柱的有限元模型之后還包括步驟：對所述立柱進行靜態分析，根據分析結果優化立柱的靜態參數。

3.如權利要求2所述的基于動態特性分析的磨齒機立柱結構優化設計的方法，其特征在于，所述對所述立柱進行動態分析，確定立柱的固有頻率和振型之后還包括步驟：建立磨齒機整機的有限元模型，對磨齒機中對立柱的動態性能影響不大的部件進行簡化。

4.如權利要求3所述的基于動態特性分析的磨齒機立柱結構優化設計的方法，其特征在于，所述立柱的設計空間單元體積為約束，以立柱固有頻率為目標函數，對立柱進行獨立的單階拓撲優化之前還包括步驟：

通過靈敏度分析找到影響立柱最大的參數，根據所述參數建立立柱的有限元模型，然后在整機中進行模態分析，得到磨齒機整機的動態特性；

根據磨齒機整機的動態特性確定優化參數和對象。

5.如權利要求4所述的基于動態特性分析的磨齒機立柱結構優化設計的方法，其特征在于，所述靈敏度分析用函數定義為：；其中，Sn為高階微分靈敏度，若一函數F（x）可導，其高階靈敏度可表示為Sn=(F)jn=∂Fn(x)∂xjn]]>，分子為F（x）的偏導數。

6.如權利要求5所述的基于動態特性分析的磨齒機立柱結構優化設計的方法，其特征在于，所述建立磨齒機立柱的有限元模型具體為：去除所述立柱的外部孔、后窗以及底部的安裝部分特征結構，只保留立柱的外形尺寸，建立立柱外形尺寸的有限元模型。

7.如權利要求6所述的基于動態特性分析的磨齒機立柱結構優化設計的方法，其特征在于，所述有限元模型的建立具體為：通過三維造型軟件Pro/Engineer建立磨齒機立柱的三維實體模型，通過有限元分析軟件ANSYS與三維造型軟件Pro/Engineer專用接口無縫連接，將所述三維實體模型立柱的導入有限元分析軟件ANSYS中生成有限元模型。