基于ANSYS+Workbench的DVG850工作台拓扑优化.pdf
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62机械设计与制造MachineryDesign&Manufacture第2期2011年2月文苹编号:
10013997(2011)020062-02基于ANSYSWorkbench的DVG850工作台拓扑优化瘩高东强毛志云张功学黎忠炎(陕西科技大学机电工程学院,西安710021)TopologicaIoptimizationoftheworktableofDVG850basedonANSYSworkbenchGAODong-qiang,MAOZhi-yun,ZHANGGong-xue,LIZhong-yan(MechanicalandElectricalEngineeringShaanxiUniversitityofScience&Technology,Xian710021,China),一射ht一t一t一e一、e一e一e州”4、曼一e一一e一电电e一一t一一e一毫十一eM一一电一一州咆斤卅l一榔一t;【摘要】以DVG850高速立式加工中心工作台为例,利用SolidWorks软件强大的三维实体设计功i能,精确地实现了工作台的三维建模,通过专有程序接1:
2将模型导入到ANSYSWorkbench软件中。
利用lANSYSWorkbench有限元分析软件的静力学分析功能,对工作台进行静力学分析,并根据计算结果校i;核了工作台的静刚度。
应用ANSYSWorkbench中的拓扑优化模块对工作台结构进_4-i-改进。
改进后的工作台保持了原结构的静刚度,但质量却比原方案减少232kg。
;关键词:
工作台;ANSYSWorkbench;静刚度;拓扑优化l【Abstract】TakingtheWorktableofHigh-speedverticalmachiningcenterDVG850傩example,make;琊eofthestrong3DentitydesignfunctionofSolidWorksSoJ它woFe,createdthe3DsolidmodeloftheWork一tableaccuratety,thenleadingthemodeltoANSYSWorkbenchbyproprietaryprograminteoraceUsingthelstaticanalyzingfunctionofANSYSWorkbench,thestaticstiffnessoftheWorktablewascheckedaccording2tothecalculationresultsFinally,thedesignoftheWorktablewasoptimizedbythetopologicaloptimizationinANSYSWorkbenchComparingwiththeo蟛删design,theweightoftheoptimizedstructurewasreducedl砂232kg,andthestaticstiffnessof豇wasthesameastheo蟛,趔desgn;Keywords-Worktable;ANSYSWorkbench;Staticstiffness;Topologicaloptimization:
中图分类号:
THl6文献标识码:
A1引言根据设计变量类型不同,结构优化可以分为:
尺寸优化、形状优化、拓扑布局优化以及结构类型优化。
近年来,尺寸优化、形状优化发展已经较为成熟,随着有限元方法、数学规划和计算机的发展,结构拓扑优化成为研究热点。
结构拓扑优化是在给定的载倚及边界条件下,确定材料在设计卒间的最优分布。
按照其研图1工作台装配体究对象可分为骨架类结构拓扑优化和连续体结构拓扑优化。
l丝杠母座2二作台3工件工作台是DVG850高速立式加冲心的重要基础件,它静、3有限元模型静力学分析动态特I生直接影响机床的加上精度及精度稳定性。
在机床工作台选用ANSYSw。
rkbench作为有限元分析工具,ANSYS的设计中,人们总是希望在满足强度和刚度的条件下尽可能地减W。
rkbenchEnvimnment(AwE)作为新一代多物理场协同cAE仿轻工作台的质量,因此,对工作台进行静刚度的分析及结构优化真环境,它包含得二个主要模块:
几何建模模块、有限元分析模块尤为重要。
ANSYSWorkbench软件是以有限元分析为基础的大和优化设计模块嘲。
型通用cAE软件,本文采用ANsYsw。
rkbench软件对DVG85031创建有限元模型。
工作台进行静掣度分析及拓扑笋化设计。
打开ANSYSWorkbenchff:
Jtsimuhti。
n”模块,将装配体模型2三维实体模型的建立以s。
IidW0rks原文件格式导入ANsYsw。
rkb。
n。
h中。
由于采用SolidWorks软件分别建立工作台、工件与丝杠母座的ANSYSWorkbench系统中的坐标系与机床坐标系不一致,如没三维实体模型,并将它们组合成工作台装配体。
考虑到一些细小有特殊说明,均为ANSYSWorkbench系统的坐标系。
特征对结构整体的性能影响很小,根据圣维南原理,对部分局部按照设计要求,工作台和丝杠母座的材料均为厌铸铁HT300,特征如倒角、凸台、螺钉孔等进行了适当的简化闭。
简化模型既提所以添加材料信息时,取材料弹性模量为(1Axl0S)MPa,泊松比为高r有限元分析的效率,又不会明显影响t作台的刚度和强度。
024,密度为7200k咖,;工件的材料为普通碳钢,取材料弹性模量简化后工作台装配体模型,如图I所示。
为(206xlOs)MPa。
泊松比为026。
密度为7850kgtm3。
-k来稿日期:
20100422基金项kt:
国家科技重大专项资助(2009ZX04001-014-02)万方数据茅2期高东强等基于ANSIsXV,rkl帅h的n、I;850I作台拓扑优化仃甚腓接挂iI项巾均采mnn接幢Jm蜘丹同格柏怔选R岛犄摧Je采进m均舡呲Qw劬、I商彤刘舒嘲镕32添加约束和载荷并求解忻嵌dt样为鼎力什惭Jf婧进衍静,】学丹断,L怍青址由也f滑婶轨L的口十榭k撑位的日“卅x向稃曲叫n口十接#M佗-I约求限制yz打向运动,即YzAfJ【,俸为Ox日“移世靛为自由约束舔自t*舢日2)中fl*i;蚌【母座“瑶*札吐M舟外祀许筻柑对啸艘杠哮略“蛐W镕M啦始0辩寸mxA“q凇求为o、z向f髂黜为nm约求滩位赶I+I2fn巾t眇i,J、HI“2nm目#I“nT的i十lq嘶扦m城100、的均布耐,分别lI竹。
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55zmtJlmnI#“lS”n*lnlh20CJ(N16*#M*mm”,”fEm#fmRn-HI”tllJ2007熙雀万方数据基于ANSYSWorkbench的DVG850工作台拓扑优化基于ANSYSWorkbench的DVG850工作台拓扑优化作者:
高东强,毛志云,张功学,黎忠炎,GAODong-qiang,MAOZhi-yun,ZHANGGong-xue,LIZhong-yan作者单位:
陕西科技大学,机电工程学院,西安,710021刊名:
机械设计与制造英文刊名:
MACHINERYDESIGN&MANUFACTURE年,卷(期):
2011
(2)被引用次数:
4次参考文献(6条)参考文献(6条)1.TalaslidisDGRiskanalysisofindustrialstructureunderextremetransientloads外文期刊2004(04)2.张向宇;熊计;郝锌;赖人铭基于ANSYS的加工中心滑座拓扑优化设计期刊论文-设计与研究2008(06)3.李兵;何正嘉;陈雪峰ANSYSWorkbench设计、仿真与优化20084.杨晓京;陈子辰;刘剑雄;傅中裕基于ANSYS静刚度分析的XK640数控铣床关键零部件优化设计期刊论文-机床与液压2007(09)5.覃文洁;左正兴机床整机的动态特性分析期刊论文-机械设计2000(24)6.杨姝复杂机械结构拓扑优化若干问题研究学位论文2007本文读者也读过(4条)本文读者也读过(4条)1.夏田.马晓钢.张功学.XIATian.MAXiao-gang.ZHANGGong-xue基于ANSYSWorkbench的DVG850滑座的拓扑优化期刊论文-机械设计与制造2011
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(1)引证文献(5条)引证文献(5条)1.杨奇彪.李寅林.游达章大型铸件工作台底座的结构分析和优化设计期刊论文-湖北工业大学学报2013(5)2.张勇.闫媛媛.杨飞轻质多孔结构在机床工作台中的应用研究期刊论文-机械设计与制造2013(11)3.付保荣.朱珊莹应急泵组柴油机后脚悬置的拓扑优化设计期刊论文-机械制造与自动化2013(4)4.侯运丰.陈刚.李隆基于ANSYSworkbench的双进给珩磨头的刚度优化期刊论文-组合机床与自动化加工技术2012(12)5.吕君.陈虹均高功率密度齿轮箱优化设计期刊论文-煤矿机械2013(3)引用本文格式:
高东强.毛志云.张功学.黎忠炎.GAODong-qiang.MAOZhi-yun.ZHANGGong-xue.LIZhong-yan基于ANSYSWorkbench的DVG850工作台拓扑优化期刊论文-机械设计与制造2011
(2)
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- 基于 ANSYS Workbench DVG850 工作台 拓扑 优化