结构拓扑优化方法研究及其在螺旋锥齿轮机床中的应用
| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 1 绪论 | 第11-23页 |
| 1.1 工程背景 | 第11-12页 |
| 1.2 课题来源 | 第12页 |
| 1.3 理论背景 | 第12-20页 |
| 1.3.1 机床结构设计现状和趋势 | 第12-14页 |
| 1.3.2 机床结构优化 | 第14-16页 |
| 1.3.3 拓扑优化理论 | 第16-20页 |
| 1.4 本文的主要工作 | 第20-23页 |
| 2 数控螺旋锥齿轮机床结构分析 | 第23-39页 |
| 2.1 数控机床的结构组成 | 第23-24页 |
| 2.2 机床受力分析 | 第24-25页 |
| 2.3 有限元建模概述 | 第25-28页 |
| 2.3.1 几何模型的简化 | 第25-26页 |
| 2.3.2 零件结合面的处理 | 第26-27页 |
| 2.3.3 滚珠丝杠模拟 | 第27页 |
| 2.3.4 材料属性及网格划分 | 第27-28页 |
| 2.4 机床整机的静力分析 | 第28-29页 |
| 2.5 机床整机的模态分析 | 第29-31页 |
| 2.6 机床谐响应分析 | 第31-33页 |
| 2.7 机床结构试验分析 | 第33-37页 |
| 2.7.1 机床刚度试验概述 | 第33页 |
| 2.7.2 机床综合刚度的测量 | 第33-35页 |
| 2.7.3 机床结构试验模态分析 | 第35-37页 |
| 2.8 本章小结 | 第37-39页 |
| 3 考虑静刚度要求的结构拓扑优化方法 | 第39-65页 |
| 3.1 引言 | 第39页 |
| 3.2 —种新的考虑柔顺度要求的结构拓扑优化方法 | 第39-50页 |
| 3.2.1 单元拓扑变量与过滤函数 | 第39-41页 |
| 3.2.2 设计空间的缩减和扩展 | 第41-43页 |
| 3.2.3 灵敏度分析 | 第43-45页 |
| 3.2.4 优化模型的求解 | 第45-47页 |
| 3.2.5 Lagrangian乘子的计算 | 第47页 |
| 3.2.6 数值算例 | 第47-50页 |
| 3.3 考虑位移约束的结构布局优化方法 | 第50-64页 |
| 3.3.1 组合结构拓扑优化和尺寸优化 | 第51-52页 |
| 3.3.2 近似优化模型和求解方法 | 第52-56页 |
| 3.3.3 优化策略和设计空间调整 | 第56-58页 |
| 3.3.4 数值算例 | 第58-64页 |
| 3.4 本章小结 | 第64-65页 |
| 4 基于动响应约束的连续体结构拓扑优化方法 | 第65-79页 |
| 4.1 绪论 | 第65页 |
| 4.2 白噪声激励下的随机振动 | 第65-67页 |
| 4.3 插值模型 | 第67-68页 |
| 4.4 动响应约束的结构优化模型和求解方法 | 第68-73页 |
| 4.4.1 变动响应约束限的结构优化等效模型 | 第68-69页 |
| 4.4.3 动响应灵敏度分析 | 第69-72页 |
| 4.4.4 动响应约束近似优化模型求解方法 | 第72-73页 |
| 4.6 数值算例 | 第73-78页 |
| 4.6.1 短悬臂梁拓扑优化设计 | 第73-75页 |
| 4.6.2 支撑结构的拓扑优化设计 | 第75-76页 |
| 4.6.3 多点约束结构拓扑优化设计 | 第76-78页 |
| 4.7 本章小结 | 第78-79页 |
| 5 基于单元独立的节点密度拓扑优化方法 | 第79-103页 |
| 5.1 引言 | 第79页 |
| 5.2 节点设计变量和插值方案 | 第79-82页 |
| 5.2.1 影响域与节点识别 | 第80页 |
| 5.2.2 Shepard插值计划 | 第80-81页 |
| 5.2.3 材料插值模型 | 第81-82页 |
| 5.3 多工况位移约束拓扑优化方法 | 第82-92页 |
| 5.3.1 优化模型 | 第82页 |
| 5.3.2 灵敏度分析 | 第82-84页 |
| 5.3.3 变位移约束限的拓扑优化方法 | 第84-87页 |
| 5.3.4 数值算例 | 第87-92页 |
| 5.4 多工况屈曲拓扑优化方法研究 | 第92-101页 |
| 5.4.1 线性屈曲分析 | 第93-94页 |
| 5.4.2 优化模型 | 第94页 |
| 5.4.3 灵敏度分析 | 第94-96页 |
| 5.4.4 近似优化模型的建立 | 第96-98页 |
| 5.4.5 数值算例 | 第98-101页 |
| 5.5 本章小结 | 第101-103页 |
| 6 数控螺旋锥齿轮机床拓扑优化设计 | 第103-119页 |
| 6.1 拓扑优化软件系统开发 | 第103-109页 |
| 6.2 滑台拓扑优化设计 | 第109-110页 |
| 6.3 立柱拓扑优化设计 | 第110-114页 |
| 6.4 刀具箱拓扑优化设计 | 第114-116页 |
| 6.5 床身拓扑优化设计 | 第116-117页 |
| 6.6 改进后机床整机有限元分析 | 第117-118页 |
| 6.7 本章小结 | 第118-119页 |
| 7 总结和展望 | 第119-123页 |
| 7.1 全文总结 | 第119-120页 |
| 7.2 研究展望 | 第120-123页 |
| 参考文献 | 第123-139页 |
| 攻读学位期间的主要研究成果 | 第139-141页 |
| 致谢 | 第141页 |
