靜力學(xué)優(yōu)化的案例
優(yōu)化設(shè)計(jì)分析系列（一）:靜力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì) ￥9
1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述
所謂優(yōu)化，是指最大化或最小化，而優(yōu)化設(shè)計(jì)是指尋找一種方案以滿足所有的設(shè)計(jì)要求，并且需要的支出最少。
優(yōu)化設(shè)計(jì)有兩種分析方法:解析法--通過(guò)求解微分與極值，求解出最小值;數(shù)值法--借助計(jì)算機(jī)和有限元，通過(guò)反復(fù)迭代逼近，求解出最小值。解析法需要列方程并求解微分方程，然而針對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題列方程和求解微分方程都是比較困難的，因此解析法常用于理論研究，很少應(yīng)用于工程中。
隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法取得了較大的發(fā)展。根據(jù)設(shè)計(jì)變量的類型不同，結(jié)構(gòu)優(yōu)化已由較低層次的尺寸優(yōu)化發(fā)展到較高層次的結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化，進(jìn)而發(fā)展到更高層次的拓?fù)?em>優(yōu)化。優(yōu)化算法也由簡(jiǎn)單的準(zhǔn)則法發(fā)展到數(shù)學(xué)規(guī)劃法，進(jìn)而發(fā)展到遺傳算法等。
在保證產(chǎn)品達(dá)到某些性能目標(biāo)并滿足一定的約束條件的前提下，通過(guò)改變某些允許改變的設(shè)計(jì)變量，使產(chǎn)品的指標(biāo)或性能達(dá)到最期望的目標(biāo)，就是優(yōu)化方法。
1.2 優(yōu)化分析工具
ANSYS Workbench 結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析工具有5種，即 Direct Optimization(直接優(yōu)化工具)、Goal Driven Optimization(多目標(biāo)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化分析工具)、Parameters Correlation(參數(shù)相關(guān)性優(yōu)化分析工具)、Response Surface(響應(yīng)曲面優(yōu)化分析工具)及Six Sigma Analysis(六西格瑪優(yōu)化分析工具)。
(1)Direct Optimization(直接優(yōu)化工具):設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)，利用默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，從中得到期望的組合方案。
(2)Goal Driven Optimization(多目標(biāo)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化分析工具):從給定的一組樣本中得到最佳的設(shè)計(jì)點(diǎn)。
(3)Parameters Correlation(參數(shù)相關(guān)性優(yōu)化分析工具):可以得出某一輸入?yún)?shù)對(duì)響應(yīng)曲面的影響的大小。
展開 ANSYS Workbench傳動(dòng)軸優(yōu)化靜力學(xué)仿真 ￥19.89
靜力學(xué)仿真概述</p><p>有限元分析根據(jù)結(jié)構(gòu)受到的載荷是否隨時(shí)間變化分為靜力學(xué)分析和動(dòng)力學(xué)分析。
純電動(dòng)客車骨架結(jié)構(gòu)優(yōu)化（模態(tài)分析、極限工況分析、靜力分析、拓?fù)?em>優(yōu)化）
六 對(duì)車頂進(jìn)行優(yōu)化
主要考慮車頂材料在考慮的工況范圍內(nèi)能有較好的材料布置，在扭轉(zhuǎn)和彎曲兩種工況下進(jìn)行拓?fù)?em>優(yōu)化。
1 建立車頂優(yōu)化區(qū)域
設(shè)置車頂優(yōu)化區(qū)域并添加空調(diào)及電池載荷
2 設(shè)置設(shè)計(jì)變量
注意設(shè)置對(duì)稱優(yōu)化，保證一定的制造可行性
3 創(chuàng)建體積響應(yīng)及多工況聯(lián)合響應(yīng)
4 體積響應(yīng)設(shè)置為優(yōu)化約束
5 設(shè)置為優(yōu)化目標(biāo)
6 分析及后處理
七 根據(jù)拓?fù)?em>優(yōu)化結(jié)果重新布置車頂組件
1 重新建立幾何，創(chuàng)建有限元模型
2 完成模型彎曲及扭轉(zhuǎn)靜力學(xué)分析
彎曲工況下最大應(yīng)力降低32Mpa
展開 基于ANSYS WORKBENCH的剛體動(dòng)力學(xué)-靜力學(xué)分析[轉(zhuǎn)]
按照以往的方法，是先使用多體動(dòng)力學(xué)軟件例如ADAMS進(jìn)行剛體動(dòng)力學(xué)分析，得到鉸鏈處的約束力，然后再在有限元軟件例如ANSYS中對(duì)感興趣的構(gòu)件劃分網(wǎng)格，并導(dǎo)入從ADAMS中得到的載荷，對(duì)之進(jìn)行強(qiáng)度分析。
ANSYS15.0提供了一套完善的解決方案，使得直接在WORKBENCH中就可以完成全過(guò)程。其方法如下：
1. 從工具箱中，拖拽一個(gè)剛體動(dòng)力學(xué)模板到項(xiàng)目示意圖中，然后按照正常步驟創(chuàng)建一個(gè)剛體動(dòng)力學(xué)分析，施加力，力偶等，然后插入所需要的求解結(jié)果物體。
2. 在圖形窗口中確定感興趣的時(shí)間點(diǎn)。
3. 選擇某個(gè)求解結(jié)果物體，然后在右鍵菜單中選擇export motion load，并指定一個(gè)載荷文件名。
4. 在項(xiàng)目示意圖中，拷貝一個(gè)rigid dynamics分析系統(tǒng)。并把它用static structural分析系統(tǒng)進(jìn)行取代。
5.編輯static structural分析系統(tǒng)，壓制不需要的構(gòu)件，而只留下想分析其強(qiáng)度剛度的構(gòu)件。
6. 把該構(gòu)件的剛度行為從rigid改變成flexible.
7. 把網(wǎng)格求解器設(shè)置從ANSYS Rigid Dynamics改成ANSYS Mechanical
8. 刪除或者壓制所有在Rigid Dynamics分析中所使用的載荷。
9.選擇static structural分支，然后在其右鍵菜單匯總選擇Insert> Motion Loads....，從而導(dǎo)入前面文件中的載荷。
10.刪除原有的結(jié)果物體，添加新的應(yīng)力，變形等物體。
11. 求解得到此時(shí)刻構(gòu)件的變形。
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Ansys workbench模擬背板靜力學(xué)分析 ￥29.9
它涵蓋了結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、剛體動(dòng)力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)熱力學(xué)、電磁場(chǎng)分析以及多物理場(chǎng)耦合分析等多個(gè)領(lǐng)域。這些功能使得工程師能夠?qū)C(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行全面的性能評(píng)估，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的可靠性和性能。</p><p>在結(jié)構(gòu)靜力學(xué)方面，ANSYS Workbench能夠模擬材料在靜態(tài)載荷下的響應(yīng)，包括應(yīng)力、應(yīng)變和位移等參數(shù)。在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析中，該平臺(tái)可以模擬結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)載荷下的行為，如振動(dòng)和疲勞。剛體動(dòng)力學(xué)分析允許工程師研究物體在受到力和扭矩作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況。</p><p>流體動(dòng)力學(xué)模塊使工程師能夠模擬液體或氣體在各種條件下的流動(dòng)行為，這對(duì)于設(shè)計(jì)高效的流體傳輸系統(tǒng)至關(guān)重要。結(jié)構(gòu)熱力學(xué)分析則關(guān)注材料在熱載荷下的行為，包括熱膨脹和熱應(yīng)力。</p><p>電磁場(chǎng)分析功能為電氣和電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了強(qiáng)大的工具，而耦合場(chǎng)分析能力則允許工程師研究多個(gè)物理場(chǎng)之間的相互作用，這對(duì)于解決實(shí)際工程問(wèn)題尤為關(guān)鍵。</p><p>總之，ANSYS Workbench通過(guò)其強(qiáng)大的仿真功能和用戶友好的界面，已經(jīng)成為工程領(lǐng)域中不可或缺的工具，幫助工程師在設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)時(shí)做出更加精確和有效的決策。</p><p><br></p><p>3.%2.%3 Ansys workbench軟件特點(diǎn)</p><p>ANSYS Workbench作為一種集成仿真平臺(tái)，其功能和特性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>（1）項(xiàng)目流程的組織與管理：</p><p>ANSYS Workbench通過(guò)將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初步階段和最終優(yōu)化階段整合于單一項(xiàng)目框架內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了各分析步驟之間的有機(jī)連接。這種集成化的方法確保了分析過(guò)程的連續(xù)性和一致性，同時(shí)，通過(guò)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的集中管理，提高了工作效率和結(jié)果的準(zhǔn)確性。
展開 基于NX Nastran的顯微鏡部件結(jié)構(gòu)靜力分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)
采用有限元分析法研究在靜力情況下支架部件的受力情況，找到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化點(diǎn)。通過(guò)NX Nastran仿真對(duì)顯微鏡支架結(jié)構(gòu)建模進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)顯微鏡支架部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核，判斷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性。依據(jù)仿真結(jié)果對(duì)顯微鏡支架的優(yōu)化表明，優(yōu)化后最大綜合應(yīng)力減小3.403，最大應(yīng)變位移減小0.078。在滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的前提下，優(yōu)化后支架質(zhì)量減少8.5%，滿足輕量化設(shè)計(jì)需求。
關(guān)鍵詞：顯微鏡;靜力學(xué)分析;Nastran;優(yōu)化設(shè)計(jì);
0 引言
由于顯微鏡機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，用傳統(tǒng)方法和手段設(shè)計(jì)和分析容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)不夠準(zhǔn)確。因此顯微鏡支架部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤為重要。目前顯微鏡支架部件可通過(guò)簡(jiǎn)化公式、試驗(yàn)以及有限元分析進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化設(shè)計(jì)。顯微鏡產(chǎn)品設(shè)計(jì)除了利用三維軟件建立模型外，有限元分析屬于最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，應(yīng)力、應(yīng)變、力矩、變形等的計(jì)算需要應(yīng)用有限元方法來(lái)計(jì)算，加上安全裕度后可以在理論上驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可靠性。
本文首先應(yīng)用NX 12.0軟件中的Nastran模塊[1]對(duì)顯微鏡支架部件進(jìn)行有限元分析，得出支架的應(yīng)力及位移云圖，觀察整個(gè)支架在受力情況下的變形量，分析材料的選取和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。采用Nastran模塊對(duì)支架部件進(jìn)行有限元分析后再進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，免除了零件或樣機(jī)的制作，提前修正產(chǎn)品設(shè)計(jì)。對(duì)支架壓鑄件壁厚和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，通過(guò)增加支架提手、修改支架壁厚等方式建立優(yōu)化后的模型，并進(jìn)行對(duì)比，以優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)滿足穩(wěn)定性、強(qiáng)度和剛度、以及減輕質(zhì)量的需求。
1 顯微鏡支架三維參數(shù)模型的建立
顯微鏡支架用于支撐顯微鏡的各個(gè)部件，其加工精度和使用過(guò)程的變形量有很高要求。產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)需要建立三維模型，對(duì)核心部件支架進(jìn)行有限元分析。
本文首先對(duì)顯微鏡支架部件設(shè)計(jì)、材料的選取、有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)做詳細(xì)的說(shuō)明。
展開 ANSYS Workbench輪椅靜力學(xué)仿真 ￥19.89
它涵蓋了結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、剛體動(dòng)力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)熱力學(xué)、電磁場(chǎng)分析以及多物理場(chǎng)耦合分析等多個(gè)領(lǐng)域。這些功能使得工程師能夠?qū)C(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行全面的性能評(píng)估，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品的可靠性和性能。</p><p>在結(jié)構(gòu)靜力學(xué)方面，ANSYS Workbench能夠模擬材料在靜態(tài)載荷下的響應(yīng)，包括應(yīng)力、應(yīng)變和位移等參數(shù)。在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析中，該平臺(tái)可以模擬結(jié)構(gòu)在動(dòng)態(tài)載荷下的行為，如振動(dòng)和疲勞。剛體動(dòng)力學(xué)分析允許工程師研究物體在受到力和扭矩作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況。</p><p>流體動(dòng)力學(xué)模塊使工程師能夠模擬液體或氣體在各種條件下的流動(dòng)行為，這對(duì)于設(shè)計(jì)高效的流體傳輸系統(tǒng)至關(guān)重要。結(jié)構(gòu)熱力學(xué)分析則關(guān)注材料在熱載荷下的行為，包括熱膨脹和熱應(yīng)力。</p><p>電磁場(chǎng)分析功能為電氣和電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了強(qiáng)大的工具，而耦合場(chǎng)分析能力則允許工程師研究多個(gè)物理場(chǎng)之間的相互作用，這對(duì)于解決實(shí)際工程問(wèn)題尤為關(guān)鍵。</p><p>總之，ANSYS Workbench通過(guò)其強(qiáng)大的仿真功能和用戶友好的界面，已經(jīng)成為工程領(lǐng)域中不可或缺的工具，幫助工程師在設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)時(shí)做出更加精確和有效的決策。</p><p><br></p><p>3.%2.%3 Ansys workbench軟件特點(diǎn)</p><p>ANSYS Workbench作為一種集成仿真平臺(tái)，其功能和特性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>（1）項(xiàng)目流程的組織與管理：</p><p>ANSYS Workbench通過(guò)將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初步階段和最終優(yōu)化階段整合于單一項(xiàng)目框架內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了各分析步驟之間的有機(jī)連接。這種集成化的方法確保了分析過(guò)程的連續(xù)性和一致性，同時(shí)，通過(guò)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的集中管理，提高了工作效率和結(jié)果的準(zhǔn)確性。
展開 靜力學(xué) ￥9999999
[圖片]
龍門吊靜力學(xué)強(qiáng)度分析
近日，大連海事大學(xué)張佳寧團(tuán)隊(duì)利用SAM完成了龍門吊靜力學(xué)強(qiáng)度分析及校核，具體操作步驟如下演示。
靜力分析-龍門吊靜力學(xué)強(qiáng)度分析
01. SAM 導(dǎo)入Nastran 模型
打開SAM 軟件，點(diǎn)擊File →Import →Model，導(dǎo)入gantry_crane2.bdf文件。
導(dǎo)入以后的模型如下圖1所示：
圖 1 導(dǎo)入模型顯示
02. SAM 靜力分析
點(diǎn)擊 Module，切換到 Job 模塊下，點(diǎn)擊 Job→Create,
圖2 創(chuàng)建Job
在 Create Job 對(duì)話框中：
* Name 默認(rèn)為 Job-1
* 模型選擇 gantry_crane2
點(diǎn)擊 OK 完成 Job 的創(chuàng)建
圖3 完成 Job 創(chuàng)建
點(diǎn)擊 Job 菜單下的 Manager…按鈕，在彈出的 Job Manager 對(duì)話框中選擇剛剛創(chuàng)建的 Job 的名稱。點(diǎn)擊 Submit 進(jìn)行計(jì)算。
圖4 提交Job進(jìn)行計(jì)算
03. SAM 結(jié)果查看
在 Job Manager 對(duì)話框中選擇剛剛創(chuàng)建的 Job 的名稱。點(diǎn)擊 Results 進(jìn)入后處理界面進(jìn)行結(jié)果查看。
展開 ANSYS workbench 葉片靜力學(xué)分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)葉片三維模型的處理
2、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析的邊界條件的施加
4、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 葉片靜力學(xué)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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ANSYS workbench 彈簧靜力學(xué)分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)彈簧三維模型的處理
2、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析的邊界條件的施加
4、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 彈簧靜力學(xué)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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Creo結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析設(shè)置流程
在進(jìn)行Creo仿真分析前，需注意工作目錄路徑不能含有中文；
本例基于Creo9.0軟件；
本例分析結(jié)構(gòu)在自重下的變形。
01
打開Simulate
在菜單欄選擇應(yīng)用程序——仿真——Simulate。
在界面中選擇功能區(qū)的主頁(yè)——設(shè)置——切換至結(jié)構(gòu)模式。
02
設(shè)置材料
在界面中選擇功能區(qū)的主頁(yè)——材料欄，點(diǎn)擊"材料"進(jìn)入，選擇所需要的材料（軟件有自帶的材料，包含楊氏模量、泊松比等系數(shù)）。
在界面中選擇功能區(qū)的主頁(yè)——材料分配，在屬性欄添加材料。
03
載荷/約束
在界面中選擇功能區(qū)的主頁(yè)——位移——選擇約束面及自由度。
在界面中選擇功能區(qū)的主頁(yè)——載荷——重力——分量，添加重力加速度大小和方向。
04
網(wǎng)格
精細(xì)模型——AutoGEM，可以進(jìn)行網(wǎng)格相關(guān)控制，本例不展開敘述，按照默認(rèn)分析。
05
求解
在界面中選擇功能區(qū)的主頁(yè)——運(yùn)行——分析和研究——文件——?jiǎng)?chuàng)建靜態(tài)分析，右鍵求解。
彈出是否要運(yùn)行交互診斷窗口
展開 ANSYS workbench 水杯受壓靜力學(xué)分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)水杯三維模型的處理
2、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)壓力載荷和邊界條件的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 水杯受壓靜力學(xué)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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ABAQUS鋼筋混泥土靜力學(xué)分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對(duì)有限元分析感興趣的工程師
你會(huì)得到什么：
1、掌握三維模型的繪制
2、掌握靜力學(xué)分析相關(guān)的材料參數(shù)設(shè)置
3、理解靜力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)鋼筋混凝土的相互關(guān)系的設(shè)置
5、了解靜力學(xué)網(wǎng)格的劃分
6、學(xué)習(xí)結(jié)果后處理的查看與對(duì)比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
本案例提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析視頻
結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析視頻,實(shí)用價(jià)值高
結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析.part1.rar
結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析.part2.rar
結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析.part3.rar
