基于变密度法的床鞍结构拓扑优化设计.pdfVIP

第4期 组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 No．4 2014年4月 ModularMachineTool AutomaticM anufacturingTechnique Apr．2014 文章编号：1001—2265(2014)04—0019—03 DOI：10．13462／j．enki．mmtamt．2014．04．005 基于变密度法的床鞍结构拓扑优化设计水 李珊珊 ，丛 明 ，王贵飞 ，周孜亮 (1．大连理工大学机械工程学院，辽宁 大连 116023；2．大连机床集团有限责任公司，辽宁 大连 116620) 摘要：以数控车床床鞍为研究对象，基于HyperMesh平台构建床鞍 的有限元模型后对其进行静动态 特性分析，得到了床鞍在静态载荷下的变形云图以及 1阶固有频率和振型。根据研究分析结果对床 鞍进行了基于变密度法的拓扑优化设计 。针对优化后的床鞍空腔，采取不同类型的筋板单元进行填 充。比较其质刚比，最终得出床鞍静刚度最优的结构。文章的优化结果为改进床鞍的结构提供了理 论依据，文章的分析思路和方法为其他机床床鞍的设计和生产提供了参考。 关键词 ：变密度法；床鞍结构；拓扑优化设计 中图分类号：TH114；TG65 文献标识码 ：A StructuralTopologyOptimizationDesignforBedSaddlerBasedonVariableDensityM ethod LIShan．shan ，C0NG Ming 。WANG Gui．fei．ZH0U Zi．1iang (1．SchoolofMechanicalofEngineering，DalianUniversityofTechnology，DalianLiaoning116023，China；2． DalianMachineToolGroupCorp．，DalianLiaoning116620，China) Abstract：ThebedsaddleroftheNClatheistakenastheobjectofstudy．Thefiniteelementmodelisestab— lishedtakingadvantageofHyperMesh．Thestaticanddynamiccharactersanalysisraeperformedbasedon htismodelandhtedeformation，htefirstnaturalfrequencyandmodeshapeofbedSaddlerraelaidout．The topologyoptimizationofbed saddlerbasedon variabledensitymehtod iscarried out．Bytakingdifferent typesofribplatecellstofillouthteoptimizedsaddlecavityandcomparingtheirmassratio，thestructure wiht optimalstiffnesswasobtainedasaresultfinally．Theoptimizationresultofhtispapermakesaguidefor hteredesignofhtebedsaddlerofNC lathe．Th eanalysisprocessandmehtodsprovideareferenceforhtede— signingandmna ufacutringofsimilra bedsaddlerofmachinetools． Keywords：variabledensitymehtod；structureofbedsaddler；topologicaloptimum design 分布为床鞍的设计制造提供切实有效的依据。本文提 O 引言 出了一种数控车床关键零部件的性能优化理论和结构 结构拓扑优化设计的主导思想是在给定的设计