ANSYS结构优化技术在机械设计中的应用.pdf

结构及多学科优化工程应用与理论研讨会’2009（CSMO-2009） 中国·大连—2009年9月3日-4日 ANSYS结构优化技术在机械设计中的应用 曾志华 虞伟建 （南京航空航天大学 航空宇航学院，江苏 南京 210016） 摘要：介绍了ANSYS优化设计模块,并针对机械结构优化设计给出了具体设计步骤。用实例研究了结构优化设计在 ANSYS上实现的基本思想及主要步骤。证明了用ANSYS优化分析功能实现结构优化分析的可行性，从而为其它复杂结 构的优化分析提供了新的方法和依据，为从事机械优化设计人员提供了新的方法和思路。 关键词：ANSYS；有限元；接触分析；优化设计；接头 中图分类号: TP319 文献标识码: A Application of the Structure Optimization Techniques in mechanical Design by ANSYS ZENG Zhi-hua, YU Wei-jian (College of Aerospace Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China) [Abstract]: ANSYS optimization design model has been introduced, and given out the concrete design steps for mechanical structure optimization. This text has introduced basic thought and key steps realized on ANSYS in structure optimization design with the instance, which proves the feasibility means of ANSYS optimized analysis function to realize the structure optimization analysis. So that the new method shall be provided to the optimized analysis for the other complicated structures. New methods and thinking have been provided for designer being engaged in this aspect. Key Words: ANSYS; finite element; contact analysis; optimization design; joint 1 引言 结构优化设计作为一种寻找最优设计方案的技术，一直都是机构设计理论和方法研究领域的热 门话题。长期以来，不少学者从不同角度提出了多种结构优化的方法，如极大熵原理、简单遗传算 法、模拟退火法等，但这些方法普遍存在着求解复杂、实现困难等缺陷[1]。随着计算机技术的发展， 结构优化设计三十多年来在理论、方法和软件等方面都取得了相当显著的进展，可以通过采用基于 有限元分析的 ANSYS 优化工具箱，结合面向对象程序设计技术进行结构优化设计计算，为人们长期 所追求的工程结构和产品的设计最优化提供了先进的方法和工具,成为近代设计方法的重要内容之 [2] 一。目前结构优化设计领域中的研究十分活跃 。 在工程应用中，求解复杂结构优化问题，通常需要自行编制有限元计算程序，此类程序不仅编 制难度较大，而且计算结果的可靠性较差。在利用优化算法对结构进行优化时，将 ANSYS 作为有限 元分析工具，替代人工编制的有限元程序，能大大节约结构优化问题的求解时间，提高计算结果的 可靠性。通用有限元软件