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NFX|桁架式起重机轻量化设计

21小时前浏览45

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 结构设计通常是指满足设计规范(如安全性或稳定性)的设计。即使工程师有足够的经验或直觉,最初的设计也很少能满足所有的设计要求。虽然通过反复试验能找到满足设计约束的设计,但是在许多情况下,安全系数太高,设计不经济。因此,优化设计不只是简单地满足设计要求。实际上,优化设计作为一种工具,能够使设计的产品既能安全又经济,帮助用户找到最优化的设计。优化设计将优化理论应用于设计,所以需要遵循优化理论中的问题解决过程。要正确执行优化设计,必须明确定义以下内容,这对于优化设计过程是必要的

拓扑优化

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针对既定目标(如结构轻量化),确定最适当材料分布的布局优化

密度法应用广泛,且设计变量固化为单元密度

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使用在概念设计阶段,此时设计人员要面对很多重要的工程决定或者为新想法提供可代替想法.

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midas NFX拓扑优化支持

线性静力、模态、频率响应

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分析流程

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尺寸优化

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在尺寸优化(sizeoptimization)中,用户可以控制的参数(例如材料或属性)被称为设计变量(designvariable)。此时,系统的性能特性被称为设计响应(designresponse)。尺寸优化的目的是为了寻找一组设计变量的组合,从而设计出具备用户期望性能特性的系统。

在midas NFX中,默认提供适用于非线性分析或大规模分析系统的基于近似模型的尺寸优化功能。基于近似模型的尺寸优化整体流程包括以下三个阶段:

1)提取试验点(变量定义、响应函数(目标和约束)、样本设计)

2)构建近似模型

3)利用近似模型求解优化问题(遗传法和直接法)

示例

设计变量
横梁管外半径,初值188.5mm,变化范围183.5mm~193.5mm
支腿中管外半径,初值188.5mm,变化范围183.5mm~193.5mm
支腿侧管外半径,初值109.5mm,变化范围104.5mm~114.5mm
横梁侧管外半径,初值109.5mm,变化范围104.5mm~114.5mm
横梁下管外半径,初值109.5mm,变化范围104.5mm~114.5mm
横梁横管外半径,初值109.5mm,变化范围104.5mm~114.5mm
横梁斜拉撑外半径,初值70mm,变化范围65mm~75mm
支腿横管外半径,初值109.5mm,变化范围104.5mm~114.5mm
约束条件
刚度计算工况下,垂直方向位移不超过12mm
强度计算工况下,von mises应力不超过110MPa
目标函数
目标函数为起重机体积
优化目标为最小化起重机体积 

1.点击[设计变量]

2.在左侧所有组中双击一个截面参数,即可在右边设计组出现设计变量;按给定的设计变量,双击对应的截面参数

3. 修改设计变量名称并修改设计变量最低限值和最高限值

4.点击[确定]

1.点击[传感器]

2.选择[节点]

3. 输入名称:最大位移

4.选择全部节点

5.类型:位移,分量:T3,方法:最大绝对值

6. 点击[适用]

7.选择[单元]

8. 输入名称:最大应力

9.选择全部单元

10.类型:应力,分量:范梅赛斯,位置:全部,方法:最大

11. 点击[适用]

12. 输入名称:体积

13.选择全部单元

14.类型:体积,分量:无,位置:全部,方法:和

15. 点击[确认]

1.点击[设计样本]

2.输入名称:design sample

3.点击[],将所有设计变量加入设计组

4.点击[优化控制]

5.定义设计响应

6.点击[确认]

7.点击[生成设计表格],见下页

8. 试验类型方法:拉丁超立方方法

拉丁超立方方法:典型

取样点数量:200

9.点击[添加设计表格]

10.点击[确认]

11.点击[确认]

运行求解    

1. 双击[设计样本结果表格],弹出的表格显示每个采样点的最大位移、最大应力和体积,共有200组结果。

1.点击[尺寸优化]

2.输入标题:size optimization

3.点击[],将所有设计变量加入设计组

4.点击[优化控制]

5.选择Kriging模型

6. 选择[目标函数]

7.点击[添加]

8.名称:总体积,设计响应:体积

9.条件选择[MIN]

10.选择[约束]

11.点击[添加]两次

12.定义约束

13.点击[确认]

14.点击[确认]

运行求解

1.点击[尺寸优化]

2.程序默认给出3个候选优化组合,用户定义优化组合由程序默认选择候选优化1

3.点击[计算近似模型结果],可以看到用户定义优化组合下的结果

来源:midas机械事业部
非线性拓扑优化NFXMIDAS理论材料控制试验
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-11-22
最近编辑:21小时前
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