机械结构优化设计应用现状及趋势研究.doc

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1、机械结构优化设计应用现状及趋势研究摘要:在机械结构设计中，优化设计是十分重要的内容，计算机作为基础的优化设计工具，结合规划理论内容，对机械设计约束条件进行分析，从而找到最优的设计方案，提升机械结构设计的质量。合理的机械结构设计能够解决多样化问题，提升机械性能。本文对机械结构优化设计应用进行分析，并探究其发展趋势，旨在探寻最佳机械结构设计方案，最大化发挥机械功能作用。关键词:机械结构;优化设计;应用;趋势机械生产企业想要提升市场竞争力，需加强产品优化设计和研发，加强产品性能，并及时更新换代。随着市场快速发展，单一化生产模式逐渐转变为多样化生产方式，通过优化机械结构设计，可以有效降低产品成本，并缩

2、短生产周期，提升企业的市场占有率，在满足市场需求同时提升企业自身竞争力。一、机械结构优化设计应用现状研究随着社会发展需求变化以及科学技术发展，市场对产品的需求种类和质量要求有很大提升，各个企业都在加强自主创新，产品更新换代速度较快，多品种化的生产模式成为了市场主流。企业为了能提升市场占有率，不仅需考虑产品制作成本，还需考虑生产周期，因此，需从机械结构设计方面着手，提升生产效率。科学优化机械结构设计，通过改变结构形式增强机械功能，可以帮助企业快速的攻占市场，缩短生产周期，提升产品质量，满足市场的需求。机械功能优化设计从上世纪就已经被提出，其属于一种新型的学科，是将优化理论与结构设计相结合，结合生

3、产实际在多个方案中选择最为科学合理的设计方案，保障机械结构质量有所提升。在我国建筑行业、交通、冶金以及航空等领域中优化设计被广泛应用，其社会经济效益显而易见。因此，机械结构优化设计的应用具有广阔的前景，需要专业人员加强技术研究和掌握1。二、机械结构优化设计类型分析(一)结构拓扑优化。在一般情况下，普通机械结构优化设计主要是对结构参数进行优化，对零件拓扑结构的关注度不高。随着市场需求变化，人们对机械产品优化意识有所提升，对产品的设计理念关注度较高，对机械结构优化需求也更加严格和规范，拓扑优化是十分重要的环节，其属于几何学的分支之一。(二)结构形状优化。优化机械结构设计的目的是提升机械性能，提升产

4、品生产效率。在优化设计应用过程中，需对零件结构进行科学优化，但与此同时，会衍生而来很多相关的设计问题，例如:结构形状较为复杂、结构种类较多、对结构分析较为困难等。由此可见，优化结构十分必要。在上世纪末，我国机械领域紧随国际步伐，对结构形状的优化设计进行研究。主要是对轴对称零件形状优化设计、机械人结构形状优化设计等，通过对零件性能的分析研究，可以合理优化结构形状，如下图所示。(三)系统结构动态优化设计。机械产品的性能动态会对结构设计强度以及机械寿命产生一定影响，因此，需优化结构的动态性能，从而实现机械结构的合理优化设计。结合对机械结构动态性能过程的分析和研究，对于大型机械结构来讲，动态结构分析作

5、用较大，需全面搜集机械相关信息，了解生产需求，从而使设计更加科学合理2。(四)多结构优化设计。机械结构优化设计不仅需要对优化预期结果进行评判，还需要明确优化设计的目标，从整体上构思机械结构，促进结构优化设计的系统化发展。MDO理论为一种新型结构优化理论，其被广泛应用于机械结构优化、卫星总体设计、机器人优化设计等领域中，为优化设计提供了理论保障和基础，使产品质量大大提升，生产效率也有所提升，在机械结构优化中发挥重要作用。三、机械结构优化设计趋势探究合理优化机械结构设计能够有效提升企业生产效率，缩短生产工期，从而提升企业市场占有率和竞争力。随着科学技术更新发展，各类分析法被应用于优化设计中，计算机

6、结构和应用条件也发生很大的改变，相关学者对机械结构优化设计的关注度有所提升。有限元分析是较为常见的分析法，其通过对物体及系统进行动静态分析，将其分解为相互关联的几何模型，通过预处理和分析优化机械结构。在国际范围内，相关学者对机械结构优化设计的探究从未停止。随着市场竞争的日益激烈，产品更新换代较快，机械结构优化设计优势十分凸显，可以从以下几个方面进行探究思考:首先，在对机械结构优化设计过程中需对多个问题进行深入思考和分析，如:可以或者不可以用数学方式表示的问题、处于经验和知识描述之间的问题等，针对模型设计对问题进行求解，对机械随机变量进行优化设计，分析机械实际的情况，研究其随机因素，优化设计这些

7、变量，从而提升机械性能。随机变量设计优化主要是通过确定变量，建立随机的目标函数，结合模型设计，求出最合理的解。对模糊变量进行合理分析和优化设计，加强系统优化全面性。在机械结构设计中常出现非光滑现象，此种现象需进行优化设计，对于一些目标函数以及约束函数来讲，在优化求解过程中会产生很多问题，解答过程也相对较难，通过非光滑问题的优化设计可以有效解决此类问题，其包含了非光滑以及特殊优化两个技术层面。通过优化设计系统设计决策能力以及处理能力都会有所提升，从而快速完成图形输出以及方案设计等任务;其次，通过多学科结构优化设计，探索集成寻优以及数据管理分析等，形成祸合子系统，从而使机械结构系统能够互相左右3。四、结语综上所述，机械结构设计优化是现代设计主要的组成部分之一，合理的设计优化方案可以提升企业生产效率和产品质量。作为一种新型设计方式，机械结构优化设计为企业拓展了发展空间，使企业市场竞争力大大提升，为产品质量提供更加全面的保障，值得在各领域中进一步推广和应用。4