前言:
1建立模型
采用SolidWorks三維造型軟件建立了 XK719CNC加工中心的三維模型。加工中心的主體結構模型如圖1所示。
圖1 XK719CNC加工中心三維模型將SolidWorks中的三維模型通過Step文件導入Hypermesh中進行網格劃分。首先,將立柱、床身、床鞍以及工作臺等薄壁類零件通過Hypermesh中抽殼工具抽殼,并用四邊形、三角形單元進行網格劃分。對于非薄壁類零件如導軌鑲條、壓板采用六面體單元劃分。最后,整機共劃分為68 262個節點,單元數目為72 389個單元。
對整機進行了動靜態剛度分析,分析結果表明結構的靜態剛度、強度滿足要求;模態分析結果表明,整機1階固有頻率為38 Hz, 2階為48 Hz,該加工中心的
1、 2階固有頻率偏低。故優化設計的目標主要是提高前2階固有頻率。加工中心的材料為HT300,彈性模量£=130GPa,泊松比 j/ = 0.25,密度p = 7 400 kg/m3。2試驗設計
2. 1靈敏度分析
結構優化的最終目的是尋找一組最優的設計變量值,而靈敏度分析可以為結構優化設計做鋪墊。通過靈敏度分析,可以尋找出對目標、約束影響較大的設計變量,并把它們作為關鍵設計變量進行優化,這既能節約計算資源,又能夠提高優化效率。
本次靈敏度分析,以整機的壁厚、筋板厚作為設計變量,通過在HyperStudy對整機進行靈敏度分析來確定關鍵設計變量。該整機的設計變量分布簡圖以及其尺寸初值、范圍分別如圖3及表1所示。
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結束語:
應用Hypermesh軟件建立了 XK719CNC加工中心的有限元模型。隨后,運用HyperStudy進行分析優化。首先,通過HyperStudy的DOE試驗設計模塊對整機米取370個樣本點。其次,通過移動最小二乘法建立近似模型。最后,通過自適應響應面對近似模型進行25次迭代,得到最優解。通過整機優化結果對比以及整機諧響應對比,表明采用試驗設計與數理統計的可行性及優越性。
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