一種簡化變速器殼體拓?fù)鋬?yōu)化模型參數(shù)修改的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種簡化變速器殼體拓?fù)鋬?yōu)化模型參數(shù)修改的方法，根據(jù)目標(biāo)變速器結(jié)構(gòu)，建立初始最大包絡(luò)模型，根據(jù)要求形成變速器殼體結(jié)構(gòu)初始拓?fù)鋬?yōu)化分析模型，根據(jù)優(yōu)化分析模型對Nastran卡片拓?fù)鋬?yōu)化文件進(jìn)行編譯，將載荷計(jì)算軟件得出的載荷計(jì)算結(jié)果一次性導(dǎo)入到Nastran拓?fù)鋬?yōu)化文件中，完成載荷參數(shù)的快速修改，利用Nastran卡片調(diào)用命令來調(diào)用變速器殼體有限元模型，在Nastran軟件中進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算，得到最終的變速器殼體拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算結(jié)果。簡化Optistruct拓?fù)鋬?yōu)化仿真軟件在拓?fù)鋬?yōu)化模型參數(shù)修改，并保證參數(shù)修改的正確率和修改速度。
【專利說明】一種簡化變速器殼體拓?fù)鋬?yōu)化模型參數(shù)修改的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，特別涉及一種利用Nastran卡片調(diào)用功能簡化變 速器殼體拓?fù)鋬?yōu)化模型參數(shù)修改的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 拓?fù)鋬?yōu)化是一種根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)、約束和載荷，以材料分布為優(yōu)化對象，在均勻分布 材料的設(shè)計(jì)空間中尋找滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及剛度前提下的結(jié)構(gòu)件體積、質(zhì)量最小化的最佳分布 方案，重新形成結(jié)構(gòu)形狀的一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；與其他常用的尺寸、形狀、形貌優(yōu)化設(shè) 計(jì)方法相比，具有設(shè)計(jì)空間最大、不局限于對現(xiàn)有方案的優(yōu)化、可為產(chǎn)品提供一種全新結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)方案的突出特點(diǎn)；是產(chǎn)品開發(fā)初期，獲取最佳零件結(jié)構(gòu)、節(jié)材減重設(shè)計(jì)的有效優(yōu)化結(jié)構(gòu) 方法。已在當(dāng)今結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在拓?fù)鋬?yōu)化尋優(yōu)過程中，需要對所研究 結(jié)構(gòu)件的載荷與約束等進(jìn)行不斷修整；通過由載荷計(jì)算軟件獲得的載荷參數(shù)、施加位置，對 模型進(jìn)行對應(yīng)的參數(shù)更改；在形成的新模型基礎(chǔ)上，再次進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算，如此反復(fù)多次 循環(huán)，直到獲得最貼合實(shí)際工作狀況、最經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)分布結(jié)果。對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件，每 進(jìn)行一次修改，涉及更改的載荷參數(shù)量很大。
[0003] 目前常用的Optistruct拓?fù)鋬?yōu)化仿真軟件，以其優(yōu)化參數(shù)設(shè)置方便，操作簡便， 計(jì)算過程顯示清晰，終止能續(xù)算等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)零件拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)中。但是 運(yùn)用Optistruct拓?fù)鋬?yōu)化軟件修改參數(shù)時，需逐一尋找修改對應(yīng)點(diǎn)，逐個重新輸入要修改 的參數(shù)，參數(shù)輸入過程長，易導(dǎo)致參數(shù)輸入錯誤，工作周期長等不足之處。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是針對常用的Optistruct拓?fù)鋬?yōu)化仿真軟件在使用中修改參數(shù)耗時多的 問題，提出了一種簡化變速器殼體拓?fù)鋬?yōu)化模型參數(shù)修改的方法，利用Nastran卡片調(diào)用 功能，簡化Optistruct拓?fù)鋬?yōu)化仿真軟件在拓?fù)鋬?yōu)化模型參數(shù)修改，并保證參數(shù)修改的正 確率和修改速度。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種簡化變速器殼體拓?fù)鋬?yōu)化模型參數(shù)修改的方法，具體 包括如下步驟： 1) 根據(jù)目標(biāo)變速器結(jié)構(gòu)，建立初始最大包絡(luò)模型，為使變速器殼體能夠達(dá)到強(qiáng)度、剛度 要求，選取一檔及倒檔工況為研究工況，對變速器殼體結(jié)構(gòu)初始拓?fù)鋬?yōu)化分析模型進(jìn)行網(wǎng) 格劃分，并對其施加一檔及倒檔所受的載荷，經(jīng)拓?fù)鋬?yōu)化初步計(jì)算，形成變速器殼體結(jié)構(gòu)初 始拓?fù)鋬?yōu)化分析模型； 2) 優(yōu)化分析類型參數(shù)的確定：以結(jié)構(gòu)的柔度最小為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化后的體積為約束條 件，以步驟1)變速器殼體結(jié)構(gòu)初始拓?fù)鋬?yōu)化分析模型中各單元的屬性為設(shè)計(jì)變量的數(shù)學(xué)模 型； 3) Nastran卡片拓?fù)鋬?yōu)化文件編譯： A:用執(zhí)行控制段語句給定優(yōu)化作業(yè)分析計(jì)算法類型； B:用工況控制段語句給定優(yōu)化分析類型、工況設(shè)定； C:用數(shù)據(jù)段語句編譯Nastran卡片，包卡片包括載荷的ID號、受載節(jié)點(diǎn)的ID號、坐標(biāo) 系ID號、受載荷比例因子； 4) 將載荷計(jì)算軟件得出的載荷計(jì)算結(jié)果一次性導(dǎo)入到步驟3)所得的Nastran拓?fù)鋬?yōu) 化文件中，完成載荷參數(shù)的快速修改； 5) 通過在Nastran拓?fù)鋬?yōu)化文件中編譯"INCLUDE"卡片命令來調(diào)用變速器殼體有限元 模型； 6) 在Nastran軟件中進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算，得到最終的變速器殼體拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算結(jié)果。
[0006] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明簡化變速器殼體拓?fù)鋬?yōu)化模型參數(shù)修改的方法， 借助于Nastran自身能夠提供上千種計(jì)算卡片命令調(diào)用的功能，使其在拓?fù)鋬?yōu)化過程中具 有快速生成仿真模型，參數(shù)更換便利、修改賦值準(zhǔn)確率高，拓?fù)鋬?yōu)化過程耗時少等特點(diǎn)。應(yīng) 用實(shí)踐表明Nastran卡片快速修改參數(shù)的拓?fù)鋬?yōu)化方法，對復(fù)雜零件拓?fù)鋬?yōu)化模型生成具 有良好的適應(yīng)性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1為本發(fā)明Nastran卡片生成拓?fù)鋬?yōu)化文件編譯流程圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖； 圖3為本發(fā)明參數(shù)修改流程圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例最終變速器殼體拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算結(jié)果圖。

【具體實(shí)施方式】
[0008] 通過在Nastran優(yōu)化文件中修改相關(guān)卡片內(nèi)容，進(jìn)行參數(shù)快速修改。具體過程如 下： 1.優(yōu)化參數(shù)的確定： 為使變速器殼體能夠達(dá)到強(qiáng)度、剛度要求，選取一檔及倒檔工況為主要研究工況。
[0009] 靜態(tài)優(yōu)化中，施加的載荷是靜載荷，確立以結(jié)構(gòu)的柔度最小為目標(biāo)函數(shù)（即剛度最 大)，優(yōu)化后的體積為約束條件，設(shè)計(jì)區(qū)域中各單元的屬性為設(shè)計(jì)變量的數(shù)學(xué)模型。
[0010] 模型......，xn}T (1) 目標(biāo)函數(shù)Min :C=FtU (2) 約束條件

【權(quán)利要求】
1. 一種簡化變速器殼體拓?fù)鋬?yōu)化模型參數(shù)修改的方法，其特征在于，具體包括如下步 驟： 1) 根據(jù)目標(biāo)變速器結(jié)構(gòu)，建立初始最大包絡(luò)模型，為使變速器殼體能夠達(dá)到強(qiáng)度、剛度 要求，選取一檔及倒檔工況為研究工況，對變速器殼體結(jié)構(gòu)初始拓?fù)鋬?yōu)化分析模型進(jìn)行網(wǎng) 格劃分，并對其施加一檔及倒檔所受的載荷，經(jīng)拓?fù)鋬?yōu)化初步計(jì)算，形成變速器殼體結(jié)構(gòu)初 始拓?fù)鋬?yōu)化分析模型； 2) 優(yōu)化分析類型參數(shù)的確定：以結(jié)構(gòu)的柔度最小為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化后的體積為約束條 件，以步驟1)變速器殼體結(jié)構(gòu)初始拓?fù)鋬?yōu)化分析模型中各單元的屬性為設(shè)計(jì)變量的數(shù)學(xué)模 型； 3. Nastran卡片拓?fù)鋬?yōu)化文件編譯： A:用執(zhí)行控制段語句給定優(yōu)化作業(yè)分析計(jì)算法類型； B:用工況控制段語句給定優(yōu)化分析類型、工況設(shè)定； C:用數(shù)據(jù)段語句編譯Nastran卡片，包卡片包括載荷的ID號、受載節(jié)點(diǎn)的ID號、坐標(biāo) 系ID號、受載荷比例因子； 4) 將載荷計(jì)算軟件得出的載荷計(jì)算結(jié)果一次性導(dǎo)入到步驟3)所得的Nastran拓?fù)鋬?yōu) 化文件中，完成載荷參數(shù)的快速修改； 5) 通過在Nastran拓?fù)鋬?yōu)化文件中編譯"INCLUDE"卡片命令來調(diào)用變速器殼體有限元 模型； 6) 在Nastran軟件中進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算，得到最終的變速器殼體拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算結(jié)果。
【文檔編號】G06F17/50GK104239639SQ201410477140
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】褚超美, 奚成捷, 周進(jìn), 梅超, 池會強(qiáng), 宋俊, 顧放 申請人:上海理工大學(xué)