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基于有限元分析的机械零部件强度与刚度优化研究在机械设计中，强度与刚度是关键考虑因素。
为了提高机械零部件的性能和使用寿命，基于有限元分析的强度与刚度优化研究成为了一种常用的方法。
本文将探讨基于有限元分析的机械零部件强度与刚度优化研究的方法和应用。
1. 强度优化在机械设计中，强度是指零部件能够承受外部载荷而不发生破坏的能力。
强度优化的目标是通过调整零部件的几何形状和材料，使其在满足载荷要求的前提下，尽可能减小重量和材料成本。
基于有限元分析的强度优化研究可以帮助设计师在设计初期就确定合适的零部件形状和材料，提高设计效率和成功率。
2. 刚度优化刚度是指零部件抵抗变形的能力。
在机械设计中，刚度优化的目标是通过调整零部件的几何形状和结构参数，使其在承受外部载荷时尽可能减小变形，提高零部件的稳定性和精度。
基于有限元分析的刚度优化研究可以帮助设计师确定合适的零部件结构和参数，提高设计的精度和可靠性。
3. 有限元分析有限元分析是一种数值计算方法，广泛应用于机械工程中。
它将复杂的结构分割为许多小的有限元，通过求解有限元之间的力学关系，来预测结构的强度和刚度。
有限元分析可以模拟各种载荷条件和工况，为设计提供科学的依据。
4. 强度与刚度优化的流程强度与刚度优化研究通常包括以下几个步骤：确定优化目标和约束条件、建立有限元模型、设定载荷和边界条件、进行有限元分析、优化参数的选择和调整、重新进行有限元分析，直到满足设计要求。
这个流程需要反复进行，直到最终找到最优的设计方案。
5. 案例研究通过一个简单的案例来说明基于有限元分析的机械零部件强度与刚度优化研究的具体过程。
假设我们要优化一台机械设备中的一根连杆，使其在满足载荷要求的前提下尽可能减小重量。
我们先建立连杆的有限元模型，设定合适的载荷和边界条件，进行有限元分析。
然后根据分析结果，选择适当的优化参数，例如连杆的截面尺寸和材料，重新进行有限元分析。
通过多次优化和分析，最终找到连杆的最优设计方案。
机械结构刚度与振动特性分析与优化设计导言：机械结构在各种工程领域中起到至关重要的作用，如航空航天、汽车制造、建筑工程等。
机械结构的刚度和振动特性对其性能有着直接影响。
本文将深入探讨机械结构刚度与振动特性的分析与优化设计方法，以期为工程师和研究人员提供有关信息，从而提高机械结构的性能和可靠性。
第一部分：机械结构刚度的分析1.1 定义和意义机械结构的刚度代表了其在外力作用下的变形能力。
刚度直接关系到机械结构的稳定性和承载能力。
因此，对机械结构的刚度分析是确保其运行安全可靠的关键一步。
1.2 刚度计算方法刚度可以通过解析方法或数值模拟方法来计算。
解析方法可以通过力学原理和公式来计算结构的刚度，但只适用于简单的结构。
复杂的结构需要采用数值模拟方法，如有限元分析，以获得更精确的计算结果。
1.3 刚度的优化设计刚度的优化设计是通过调整结构的材料、几何形状和连接方式等来实现。
例如，在飞机设计中，使用轻质高强度材料可以提高结构的刚度。
同时，通过优化结构的几何形状和连接方式，可以进一步提高结构的刚度。
第二部分：机械结构振动特性的分析2.1 振动的定义和分类振动是指物体在受到外力或激励作用下发生的周期性运动。
根据振动的特点和性质，振动可以分为自由振动和强迫振动。
自由振动是物体在无外力作用下由初始位移引起的振动，而强迫振动是在外力作用下发生的振动。
2.2 振动分析方法振动的分析可以采用解析方法或数值模拟方法。
解析方法包括模态分析和频率响应分析。
模态分析是通过求解结构固有振型和固有频率来获得结构的振动特性。
频率响应分析是通过施加外力或激励信号来研究结构的响应。
2.3 振动的优化设计振动的优化设计是通过调整结构的材料、几何形状和质量分布等来减小振动幅度和提高振动频率。
例如，通过增加结构的刚度可以提高自由振动频率。
同时，通过优化结构的质量分布可以减小结构的振动幅度。
第三部分：机械结构刚度与振动特性的优化设计方法3.1 整体优化设计方法整体优化设计方法是综合考虑结构刚度和振动特性的优化设计方法。
密级：内部三相6/4极开关磁阻电机转矩特性分析与优化设计Analysis and Optimal Design of Torque Characteristics of Three-phase 6/4 Pole SwitchReluctance Motor学院：电气工程学院专业班级：电气工程及其自动化1003班姓名：陈运楷指导教师：张殿海（讲师）2014年6月摘要近年来随着电力电子技术和控制技术的发展，诞生了一种新的特种电机—开关磁阻电机。
该电机具有结构简单、调速性能优良、成本低廉、可靠性高、起动转矩大、效率高等优点。
因此，被广泛应用于牵引传动、通用工业、家用电器等众多领域。
然而，由于开关磁阻电机的双凸极结构所引起的磁路非线性和饱和效应以及特殊的供电方式，与传统的电机相比存在着振动和噪声大的缺点，这就大大限制了开关磁阻电机向更多应用领域的拓展。
因此为了得到更好的开关磁阻电机的动静态性能，如何降低转矩脉动和抑制噪声已经成为今后开关磁阻电机控制系统的研究重点。
首先根据开关磁阻电机的运行机理，以三相6/4极开关磁阻电机作为分析模型，利用ANSOFT软件中的Maxwell模块完成电机的建模和分析。
其次通过修改开关磁阻电机转子极弧系数以及在转子表面开口的方法，改善电机的输出转矩特性。
结合MATLAB软件分析修改转子对平均转矩和转矩脉动的影响。
最后利用实验室自行开发的多目标优化软件对平均转矩和转矩脉动进行多次优化，经过比较后找到最佳解，得到平均转矩提高、转矩脉动下降的结果，达到优化设计的最终目的。
关键词：开关磁阻电机；转矩脉动；平均转矩；优化设计AbstractIn recent years, with the development of power electronic technology and control technology, a new motor called switch reluctance motor, which has so many advantages such as simple structure, excellent performance of speed adjustment, low cost, high reliability, and large starting torque, high efficiency was developed. Therefore, it was applied in many fields such as traction drive, general industrial, and household appliances etc.However, due to the double salient structure of switch reluctance motor which caused nonlinearity of the magnetic circuit and saturation effect as well as the special power supply pattern, compared with the traditional motor the vibration and noise is significant. This feature greatly limited the application of switch reluctance motor to more fields. Therefore, in order to achieve the better dynamic and static performance for the switch reluctance motor, how to reduce the torque ripple and noise has become the hot spot of the future research of switch reluctance motor and its control system.Firstly, according to the operating mechanism of the switch reluctance motor, a three-phase 6/4 pole switch reluctance motor is taken as the analysis model, the torque characteristics is analyzed by utilizing the ANSOFT Maxwell module.Secondly, in the optimization model, the rotor pole arc coefficient and sub-slot on the surface of rotor are taken as the design variables, the torqueripple and average torque are taken as two objective functions. The MATLAB software is applied to calculate the average torque and torque ripple from the Maxwell results.Finally, a multi-objective optimization algorithm which was developed by the laboratory is applied to find out the optimal solution. In order to determine the global optimal solution, the optimization procedure was carried out twice. From the results, the average torque and torque ripple characteristic were improved.Keywords：Switch reluctance motor; torque ripple; average torque; optimal design目录摘要 (I)A bstract........................................................................................................................ I I 第1章绪论 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2课题国内外研究现状及趋势 (3)1.2.1国内发展趋势 (3)1.2.2国外发展趋势 (4)1.3课题主要研究内容 (5)1.4本章小结 (6)第2章开关磁阻电机特点与设计方法 (7)2.1三相6/4极开关磁阻电机的结构与原理分析 (8)2.1.1三相6/4极开关磁阻电机的结构 (8)2.1.2三相6/4极开关磁阻电机的运行原理 (9)2.2开关磁阻电机分析与设计方法 (11)2.2.1 基于Ansoft 的开关磁阻电机有限元分析介绍 (11)2.2.2 转矩脉动、噪声和振动产生的根源 (13)2.2.3 采用的设计方法 (13)2.3本章小结 (14)第3章开关磁阻电机建模 (15)3.1创建电机几何模型 (15)3.1.1创建项目 (15)3.1.2建模过程 (16)3.2材料定义及分配 (21)3.3激励源与边界条件定义及加载 (23)3.4运动选项设置 (27)3.5求解选项参数设定 (28)3.6磁力线与磁密云图 (31)3.7外电路与有限元连接 (33)3.8本章小结 (34)第4章开关磁阻电机优化设计 (35)4.1优化与设计 (35)4.1.1多目标优化简介 (35)4.1.2响应表面的应用 (36)4.2修改转子极弧系数及结构 (37)4.3求解转矩 (38)4.4利用MATLAB求解平均转矩和转矩脉动 (41)4.5优化过程 (44)4.5.1一次优化 (45)4.5.2 二次优化 (46)4.6本章小结 (50)第5章结论 (51)参考文献 (53)致谢 (56)第1章绪论1.1课题背景及意义开关磁阻电机（Switch Reluctance Motor简称SR电机）具有结构简单、转子无绕组、无永磁体、可靠性高等特点，且有控制方式灵活、调速性能好等许多优点。
机械摩擦学特性分析与摩擦副优化设计摩擦是机械系统中的一个普遍现象，对机械运动和能量传递起着至关重要的作用。
了解机械摩擦学特性并进行摩擦副的优化设计，对于提高机械系统的效率和寿命具有重要意义。
本文将分析机械摩擦学的特性，并探讨如何进行摩擦副的优化设计。
一. 摩擦学特性的分析摩擦学是研究摩擦、磨损和润滑的科学。
在机械系统中，摩擦是由于两个物体之间的相对运动而产生的一种阻力。
摩擦学包含摩擦力、摩擦系数、摩擦磨损和润滑等方面的内容。
了解这些特性对于理解机械运动过程和改善机械系统性能至关重要。
摩擦力是摩擦副中最基本的特性之一。
它是指两个物体之间由于接触而产生的力，可以分为静摩擦力和动摩擦力。
静摩擦力是两个物体在相对静止时的摩擦力，动摩擦力则是两个物体在相对运动时的摩擦力。
了解摩擦力的大小和变化规律对于预测机械系统的摩擦效应至关重要。
摩擦系数是描述两个物体之间摩擦特性的参数，是摩擦力与法向压力之比。
它受摩擦副材料、表面形状、润滑状况等因素的影响。
不同材料和不同工况下的摩擦系数有所不同。
了解摩擦系数的变化规律，可以指导选择合适的材料和设计合理的表面形状，以减小摩擦力和磨损。
摩擦磨损是机械系统中不可避免的问题。
摩擦副在长时间使用过程中，由于摩擦力的作用，会导致其表面的材料失去或改变。
磨损的严重程度直接影响到机械系统的运行效率和寿命。
因此，研究摩擦磨损的规律，并采取相应的措施进行预防和修复，是摩擦学的重要研究内容。
二. 摩擦副的优化设计在机械系统中，摩擦副的设计是摩擦学研究的核心问题之一。
通过合理的摩擦副设计，可以减小摩擦力和磨损，提高机械系统的性能。
以下是摩擦副优化设计的几个关键方面：1. 材料选择：不同材料的表面性质和耐磨性不同，选择合适的材料对于减小摩擦力和延长摩擦副寿命至关重要。
在选择材料时，需要考虑材料的硬度、热导率、热膨胀系数等因素。
2. 表面处理：通过表面处理，可以改变摩擦副的摩擦系数和润滑性能，减小摩擦力和磨损。
机械结构固有频率分析与优化机械结构是人工制造出来的具有特定功能的物体，如汽车发动机、桥梁、飞机机翼等。
在设计和制造机械结构时，固有频率分析与优化是一个非常重要的步骤。
通过对机械结构的固有频率进行分析和优化，可以提高结构的稳定性和可靠性，减少结构的振动和疲劳破坏，从而延长结构的使用寿命。
固有频率是指机械结构在没有外部激励的情况下自由振动的频率。
每个机械结构都有多个固有频率，对应于不同的振动模态。
固有频率的高低直接影响着机械结构的动态响应和振动特性。
较低的固有频率可能导致结构共振，造成动态失稳和结构破坏；而较高的固有频率则可以减小结构振动的幅度和响应，提高结构的稳定性和工作效率。
固有频率的分析可以通过有限元方法进行。
有限元方法是一种将复杂结构分割成小的有限单元，通过计算每个单元的振动特性，然后将这些单元牵连起来得到整个结构的振动响应的数值计算方法。
在有限元分析中，固有频率一般通过求解结构的特征方程得到。
特征方程是一个关于固有频率与振型的本征值问题，通过数值求解可以得到结构的固有频率和相应的振动模态。
固有频率分析的结果可以用来指导结构的优化设计。
在机械结构的优化设计中，通常需要对结构的材料、构型和连接等参数进行调整，以使得结构的固有频率达到设计要求。
例如，对于桥梁结构来说，为了防止共振和减小结构的振动，可以增大桥梁的自然频率，有助于提高桥梁的稳定性和承载能力。
而对于飞机机翼来说，需要根据不同飞行状态和工作要求，调整机翼的结构参数，以提高固有频率，减小结构的振动。
除了固有频率的分析和优化，机械结构的动态特性还包括振动模态、振动幅值和振动形态等。
在进行固有频率分析时，也可以得到结构的不同振动模态的形态和频率。
振动幅值和振动形态可以通过模态分析和振动实验得到，用来评估结构在不同振动状态下的响应和振幅。
根据振动特性的分析结果，可以对结构的材料和构造进行优化设计，以提高结构的稳定性和工作效率。
综上所述，机械结构固有频率分析与优化是设计和制造过程中不可或缺的一环。
重载机械的动态载荷分析与结构优化重载机械普遍存在于现代工业生产的各个环节中，其具备高负载和高速度的特点，对设备的结构稳定性和可靠性提出了极高的要求。
因此，对于重载机械的动态载荷分析和结构优化是非常必要的，它能够帮助我们了解机械系统在负载作用下的工作状态，并进一步提高机械的性能和寿命。
本文将探讨重载机械的动态载荷分析与结构优化的举措和方法。
首先，我们需要了解重载机械的动态载荷分析是建立在静态载荷分析的基础上的。
静态载荷分析是指机械在静止状态下承受外部力的情况。
而动态载荷分析则更加复杂，因为机械在工作过程中不仅会受到外部力的作用，还会产生惯性力和振动力。
因此，我们需要综合考虑这些力的影响来进行动态载荷分析。
在进行动态载荷分析之前，首先需要对重载机械的负载进行测量和监测。
一种常用的方法是使用力传感器和加速度传感器等传感器来测量机械系统中的受力和振动情况。
通过分析传感器的信号，我们可以获取机械系统在工作状态下的负载情况。
此外，还可以通过数值仿真的方式来模拟机械在不同工作条件下的负载。
这些数据的准确获取对于加深对重载机械动态载荷的理解和分析非常重要。
动态载荷分析的下一步就是识别机械系统的共振频率。
当机械系统的共振频率与其激励频率相同时，机械系统会受到更大的振动力和应力，从而导致结构的疲劳和破坏。
因此，了解机械系统的共振频率并采取相应的措施来避免共振现象的发生非常重要。
一种常用的方法是通过有限元分析来计算机械系统的共振频率，并根据计算结果来调整机械系统的结构参数。
在进行动态载荷分析的基础上，我们可以进一步对重载机械的结构进行优化。
结构优化的目标是在保持机械系统的强度和刚度的前提下，尽可能减小机械系统的质量和体积。
优化的方法有很多，例如减少结构中的冗余部分、采用新材料和新工艺等。
此外，还可以通过改变机械系统的工作方式来降低对结构的负载。
例如，在重载机械中引入减振器或减震装置，可以有效地减小机械系统的振动和应力。
Modeling and Simulation 建模与仿真, 2022, 11(1), 214-223Published Online January 2022 in Hans. /journal/moshttps:///10.12677/mos.2022.111019钢管夹持机构的模态分析与优化胡雷，温辉，周成上海理工大学，上海收稿日期：2021年11月29日；录用日期：2022年1月19日；发布日期：2022年1月26日摘要针对某钢管夹持机构的振动问题，本文应用SolidWorks三维建模软件对钢管夹持机构实体进行简化建模，采用Workbench有限元软件对钢管夹持机构进行模态分析，计算并分析了其前四阶固有频率和模态振型。
在此基础上，对其结构形状，尺寸参数和固定端支撑方式进行了定向优化，并将优化前后固有频率改变进行了对比。
结果证明改变结构形状尺寸和固定端支撑方式对优化机构动态特性具有一定可行性。
关键词模态分析，模态优化，固有频率，振型Modal Analysis and Optimization of SteelPipe Clamping MechanismLei Hu, Hui Wen, Cheng ZhouUniversity of Shanghai for Science and Technology, ShanghaiReceived: Nov. 29th, 2021; accepted: Jan. 19th, 2022; published: Jan. 26th, 2022AbstractAiming at the vibration problem of a steel pipe clamping mechanism, in this paper, SolidWorks was used to simplify the model of the clamping mechanism for steel tubes. Workbench was applied to analyze the modality of the clamping mechanism for steel tubes, and the first 4 natural frequen-cies and mode shapes were calculated and analyzed. The structure, the parameters of size and fixed support were optimized, and the natural frequency changes before and after optimization were compared. The results show that it is feasible to optimize the dynamic characteristics of the me-chanism by changing the shape and size of the structure and the support method of the fixed end.胡雷 等KeywordsModal Analysis, Modal Optimization, Natural Frequency, Mode ShapeCopyright © 2022 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言钢管夹持机构主要应用于管状钢材的运输存放(图1)。
840D/810D 驱动优化基础与分析1 概述一台数控机床的结构通常采用铸铁的床身，运动部件如工作台（或称为溜板）由导轨通过带滚动体的支承部件支撑。
伺服电机通过连轴器与滚珠丝杠连接，伺服电机旋转动作通过滚珠丝杠和丝杠螺母转换为直线运动，推动工作台按照数控指令运动，如图1所示为数控机床的传动系统结构。
图1 数控机床传动系统结构图在理想状态下，即所有的机械部件都是刚性的，而且无传动误差，伺服电机的推力可以直接作用到工作台上，工作台带动工件与高速旋转的主轴产生切削运动。
但是实际的情况是，传动系统存在各种误差，如丝杠的反向间隙、导轨支承与导轨之间的间隙，滚珠丝杠的弹性变形，机床工作台的弹性变形。
当伺服电机产生的转矩作用在丝杠上时，伺服电机的位置和速度的变化与工件的实际速度和位置的变化不是线性关系。
特别是当伺服电机以各种不同的速度运行时，加速度的频率发生变化，由于机械系统的弹性存在使得实际的运动发生了变化，这种变化称为动态响应。
其实从机械设计的角度分析，由于材料、制造和装配等原因，每台机床的固有频率，或称为最低自然频率是不同的。
2 驱动优化理论基础2.1 理论模型与响应机床及其相关的属性中最低自然频率是一个重要参数，也是描述机床动态响应的依据。
机械的特性可以通过一个数学模型进行模拟。
图2表示的是一个简化的模型。
在模型的左边是伺服电机，右边是负载，伺服电机与负载之间由弹簧连接。
图2 通过弹性耦合的传动模型这是一个现实生活中的实例来描述弹性物体的运动。
手持一个通过弹簧连接的负载，当手缓慢上下运动时，负载可以准确地跟随手的运动而运动。
当手的上下运动速度加快后，负载进入共振条件，随着手上下运动频率的增加，负载不再跟随手的激励运动而运动，而且其运动状态与手的能量大小无关，如图3所示。
图3 给定与负载之间的位置变化在数控机床中传动系统不是刚性的。
金属床身在外力作用下的弹性变形、丝杠的扭曲变形、丝杠的反向间隙等因素使得传动系统成为其动力源――伺服电机的弹性负载。
高速精密齿轮传动装置的动态特性及优化设计分析摘要高速精密齿轮传动装置应用广泛，但其动态特性对其性能和寿命起着至关重要的作用。
本文旨在探讨高速精密齿轮传动装置的动态特性及其优化设计分析，提供可靠的理论依据和建议。
引言齿轮传动作为一种古老而重要的机械传动形式，广泛应用于各个领域。
高速精密齿轮传动装置具有高传动精度、高效率和高承载能力等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、机床等高精度领域。
然而，由于高速精密齿轮传动装置的特殊性，其动态特性与传统齿轮传动装置存在很大差异，因此需要进行深入研究和优化设计。
一、高速精密齿轮传动装置的动态特性分析1. 齿轮系统的振动特性高速精密齿轮传动装置在运行过程中会产生振动，这对其运行稳定性和寿命造成影响。
通过分析齿轮系统的振动特性，可以深入了解振动产生的原因，进而采取相应的措施进行优化设计。
常用的分析方法包括模态分析、有限元分析等。
2. 齿轮系统的动力特性高速精密齿轮传动装置在运转过程中受到多种动力因素的影响，包括齿轮重力、惯性力、接触力等。
这些力的作用对齿轮系统的传动性能和动态特性产生影响。
通过分析动力特性，可以了解齿轮系统受力情况，为优化设计提供依据。
3. 齿轮系统的噪声特性高速精密齿轮传动装置的噪声水平直接关系到其在实际运行中的可接受性。
噪声问题不仅影响操作者的工作环境，还可能对装置自身产生负面影响。
通过噪声特性分析，可以确定噪声产生的原因，采取合适的措施进行降噪处理。
二、高速精密齿轮传动装置的优化设计分析1. 优化齿轮的几何参数齿轮的几何参数对精密齿轮传动装置的性能起着决定性的作用。
通过优化齿轮的几何参数，可以提高齿轮传动的精度和承载能力。
常用的优化方法包括参数优化、拓扑优化等。
2. 优化齿轮的材料选择材料的选择对精密齿轮传动装置的使用寿命和可靠性至关重要。
通过优化材料选择，可以提高齿轮的强度和耐磨性能，减少疲劳寿命的损失。
适当的材料选择还可以降低成本和减少装置的重量。
基于多目标优化的机床动力学模型设计与优化随着科技的进步和现代化的发展，机械制造行业成为经济中最重要的部分之一。
现代机床不仅具有高精度和高效率，同时也必须具有低噪音和低能耗等特点。
在这个背景下，机床动力学模型设计与优化成为了很受关注的问题。
机床动力学模型的设计是为了描述机床的动力学行为和特征。
这种模型可以用于优化机床运行能力和改进机床设计。
在机床设计中，必须考虑多个目标，如最小化生产成本，最大化生产效率和最小化生产时间等。
这些目标往往是相互矛盾的，因此需要进行多目标优化。
为了实现多目标优化，需要先建立机床动力学模型。
机床动力学模型通常由多个子模型组成，例如切削力模型、刚度模型和振动模型等。
这些模型通常是基于不同的物理原理和数学方法建立起来的。
例如，刚度模型通常基于弹性理论建立，而切削力模型通常基于切割力分析建立。
在建立机床动力学模型后，需要进行多目标优化。
多目标优化涉及到寻找一组解，这些解可以同时满足多个目标，称为“帕累托最优”。
在多目标优化中，通常使用“帕累托前沿”来表示所有帕累托最优解的集合。
多目标优化有多种方法，例如遗传算法、模拟退火和粒子群算法等。
这些方法的核心思想是通过随机搜索和局部优化来寻找帕累托前沿。
需要注意的是，由于模型复杂度和计算量的限制，最终的结果可能不是全局最优，而是局部最优。
除了考虑多个目标之外，还需要考虑一些限制条件，例如机床的物理约束和可行性。
这些约束条件通常是非线性和复杂的，因此需要采用适当的优化算法来解决。
总的来说，基于多目标优化的机床动力学模型设计与优化是机械制造行业中的重要问题。
通过建立机床动力学模型和采用适当的多目标优化算法，可以改进机床的设计和性能，提高机械制造行业的效率和质量。
基于有限元方法的切削力分析和优化切削力是机械加工过程中一个重要的物理量，它直接影响到工件的质量和机床的稳定性。
因此，准确地分析和优化切削力是工程领域的一个热点问题。
有限元方法作为一种常用的数值模拟方法，可以有效地对切削力进行分析和优化。
本文将介绍基于有限元方法的切削力分析和优化的原理和应用。
第一部分：有限元方法的基本原理有限元方法是一种将连续的工程结构离散为有限数量的单元，通过建立有限元模型，将复杂的工程问题转化为可以数值求解的线性或非线性方程组的数值解法。
它的基本原理是将结构按照一定的划分方式划分为许多小单元，再在这些小单元内进行力学分析，最后将各个小单元的结果叠加得到整个结构的结果。
第二部分：切削力的数值模拟切削力的数值模拟是利用有限元方法对切削过程中各个环节进行力学分析的过程。
首先，需要将机床、刀具和工件进行三维建模，并设置合适的材料参数和边界条件。
然后，根据切削力的产生机制，选择合适的切削模型进行计算。
最后，利用有限元软件进行数值求解，得到切削力的分布和大小。
第三部分：切削力分析的应用切削力分析可以为机床和刀具的设计提供重要的依据。
通过切削力的数值模拟和分析，可以评估不同设计方案的切削性能，并优化设计参数，从而提高机床的稳定性和加工质量。
此外，切削力的分析还可以帮助工程师更好地理解切削过程的物理本质，指导加工参数的选择和调整。
第四部分：切削力优化的方法切削力优化是在已有的切削力模型的基础上，通过调整加工参数和优化刀具结构来减小切削力的过程。
常用的切削力优化方法包括刀具几何参数优化、刀具材质选择、切削液的应用等。
通过优化切削力，可以降低切削过程中的热量产生和机械应力，减小零件变形和刀具磨损，提高加工效率和质量。
第五部分：基于有限元方法的切削力分析和优化的案例研究为了验证基于有限元方法的切削力分析和优化的有效性，我们开展了一系列的案例研究。
通过数值模拟和实验验证，我们成功地优化了刀具结构和切削参数，减小了切削力的大小和波动，提高了加工质量和工具寿命。
微电机MEROMOTORS Voe.53.No.9 Sep.2020第53卷第9期2020年9月内置式永磁同步电机转子结构基于灵敏性研究的分析蔡锋宾，林启芳，刘伟（厦门鸨业有限公司技术中心，福建361000）摘要：提出对内置式永磁同步电机的转子结构参数进行灵敏性分析的方法。
以72槽12极的内置式“V”型永磁同步电机和72槽12极内置式“U”型永磁同步电机为例，利用ANSYS EM有限元分析软件分析内置式永磁电机永磁体的长度、厚度和位置，对电机的输出转矩、转动率的影响的灵敏性进行，旨在提高永磁体的利用率及电机的转矩密度。
文中依据72槽12电模型，制了样机，对电机的输出转行了试验，了性优化分析法的有效性与优异性。
关键词：永磁同步电机；输出转矩；灵敏性分析中图分类号：TM351；TM341文献标志码：A文章编号：1001-6848（2020）09-0107-05Optimization of a Synchronous Motor With Interior Permanent Magnet Basedon Sensitivity AnalysieCAI Fengbin1，LIP Qifang1，LI Wei1(Xiamen Tungsten Co.，Ltd.，Technology Center，Xiamen Fujian.361000，China)Abstract:A method for sensitivity analysis of etor stectue paemetee of synchronous motor with inteeor pvmanent magne-was presented.This method was used to inipnv tie utilization rate of pe/nanent magne-and the torque density of the motor.Taking the V-shape and the U-shape inteeor pe/nanent magne-synchro-nousmoo/wch72seospoeesasexampees，NhesensccvcyoaNheeengNh，NheNhcckne s oape/manenNmagneNo the air gap Oux density，output torque and torque epple of tie synchronous motor was analyzed and studied by Onite element analysis softoaro ANSYS EM.In this paper，a72slots12poles motor mode-was selected to make a prototype to test tie output torque of the motor，and tie effectivenss and excallenca of tie optimi-zatton bysenstttvttyanaeystsmethod we/eve/ttted.Key words:pe/nanent magne-synchronous motor;tie output torque;sensitivity analysiso引言内置式永磁同步电机具有体积小、效率高、功率密度高、调速范围宽等特点，已用于家电、伺服电机、电动汽车、国军工等领域[1]%在对电有高性能要求的场合，对电机的转矩密度、转矩波动等性能有高的要求[2]%在对永磁电机的转行优计时，可以发与电机磁路的各个参数有关，可以从不同极、槽数配比，不同参数及等行优化[3-5]%由于电、等的限制，一台电机的绕励大小往往被限制在一定范围内，在同的定子绕励下，要提高内置式永磁同步电机的转矩，优化转子磁为％而永磁体的价格占永磁同电制造中极大一部分％提高相同绕组励下输出转矩与永磁％文通过对影响内置式永磁同步电机电磁转矩的参数建立数学模型进行分析％对永磁度及厚度、相同拓不同位置永磁体的参数进行参数性分析，通维图对不同的参数对于电气隙磁密、输出转行性分析，并通过样机对性分析行％收稿日期：2019—10—31作者简介：蔡锋宾（1995）,男，学士，助理工程师，研究方向为永磁电机磁路设计。
机械结构的模态分析与优化方法研究引言：机械结构的模态分析与优化方法是工程领域中重要的研究课题之一。
通过对机械结构的模态分析，可以了解结构的固有频率、振型及其对外界激励的响应情况，为设计、制造和使用提供重要依据。
而模态优化是指在满足结构强度和刚度的前提下，选择合理的材料、几何形状和结构参数，以实现结构自然频率的要求。
本文将介绍机械结构的模态分析与优化方法，并讨论其在工程实践中的应用。
一、模态分析方法1. 有限元法有限元法是一种常用的模态分析方法，通过将结构划分为有限个单元，并在每个单元内建立适当的数学模型，最终求解结构的固有频率和振型。
该方法可以考虑复杂的结构形状和材料特性，广泛应用于工程实践中。
2. 边界元法边界元法是一种基于势能原理和边界条件的计算方法。
通过建立结构的边界条件和振动方程，可以求解结构的固有频率和振型。
与有限元法相比，边界元法具有计算效率高、计算量小等优点，适用于小挠度、大边界问题的模态分析。
3. 牛顿迭代法牛顿迭代法是一种求解非线性代数方程组的数值方法，可以用于求解结构的固有频率和振型。
此方法通过迭代的方式逼近非线性方程组的解，具有收敛速度快、精度高等特点，适用于复杂的非线性系统。
二、模态优化方法1. 参数化建模参数化建模是模态优化的基础。
通过对机械结构进行合理的参数化处理，将结构几何形状和结构参数与优化目标关联起来，为后续的优化计算提供基础。
2. 目标函数设定模态优化的目标是满足结构固有频率要求的情况下，选择最合适的材料、几何形状和结构参数。
因此，在模态优化中，需要明确优化目标并将其转化为具体的数学表达式，以便进行优化计算。
3. 优化算法选择模态优化中常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法、蚁群算法等。
这些算法可以在设计空间中进行搜索，找到满足优化目标的最优解。
根据具体问题的特点，选择合适的优化算法对模态优化进行计算。
三、应用案例1. 汽车底盘结构的模态分析与优化通过对汽车底盘结构进行模态分析，可以了解其固有频率和振型分布情况。
自动化技术与应用今 日 自 动 化Automation technology and ApplicationAutomation Today40 ｜ 2020.12 今日自动化2020年第12期2020 No.121 项目背景磨煤机动静环作为磨煤机关键部件，起到组织一次风干燥煤粉和送粉至锅炉燃烧的作用。
一次风流场直接影响风粉比、磨煤出力、煤粉细度、石子煤排放特性等。
原厂动静环结构设计相对落后，流场不够合理，具有易磨损、阻力大等明显缺点。
目前中速磨的动静环设计多不合理，运行一段时间后动静间隙逐渐加大，中速磨内部流场紊乱，降低一次风效率。
动静间隙要求安装控制在5~10 mm ，实际运行过程中和运行一段时间后由于部件摆动和磨损，间隙可达20 mm 以上，漏风严重。
导致一次风在出口呈发散状，将煤粉带入无效研磨区域，增加煤粉研磨时间，设备吹损情况恶化，降低了磨煤的通风出力。
另外，动静环材质耐磨性较差，寿命短。
动静环不能有效地组织一次风流场，失效后会导致一系列问题：磨煤机单耗增加；一次风机电耗增加；磨煤机压差增大；出力不足；磨辊、磨瓦、动静环（及静环）磨损严重，延长大修周期，增加了维护费用。
为改善中速磨煤机性能，降低磨煤机电耗，目前多通过在磨煤机动环出口增加挡板，达到提高出口风速的目的。
但是通流面积过小，会导致一次风风速过大使石子煤无法正常排放，重新进入磨盘再次碾磨，降低中速磨的有效出力。
封堵动环会增大中速磨煤机本体阻力，磨煤单耗升高，同时为克服增大的阻力，一次风机母管压力也随之升高，使一次风机电耗增加。
2 现阶段主要问题四平第一热电公司4号锅炉为哈尔滨锅炉厂制造的HG-1165/17.5-HM3型锅炉采用中速磨煤机直吹式制粉系统。
#4炉制粉系统配备5台长春发电设备总厂生产的MPS212HP-II 型中速磨煤机，燃用设计煤种时4运1备。
磨煤机主要设计参数如表1所示。
表1 磨煤机主要设计参数名称单位计算负荷BMCR TRL75%THA50%THA 35%BMCR 高加全切校核BMCR磨煤机型号MPS212HP-11煤粉细度（R90）%35哈氏可磨系统HGI 56每台磨密封风量t/h 2.5煤粉出口水分%18单台磨煤机出力t/h 61.55956.338.748.94658.5磨煤机运行台数台4433254单台磨煤机入口风量t/h 113.4112.1110.794.4118.1105.2111.8总的磨煤量t/h 246.0236.0169.5116.397.9230.5234.2磨煤机进口风温℃356.9348.6339.7278.7281302358.6单台磨煤机出口风量（质量）t/h 116.8115.5114.197.8121.5108.6115.2通过对四平第一热电公司MPS212HP-II 磨煤机运行情况的调研发现，磨煤机原厂动静环结构设计不合理、材质不耐磨，出口处磨损逐渐严重，通流面积增大，出口风速下降，从而降低了一次风的携粉能力，磨煤机通风阻力逐渐增大，磨煤机电耗上升。
基于Ansys Workbench的平头塔式起重机臂架结构优化分析黄江涛 高崇仁 王国涛 田星宇 周芳宇太原科技大学 太原 030024摘要：由于臂架是平头塔式起重机质量占比较大的结构，对整机的性能影响至关重要，故对臂架结构进行优化设计可大大提高整机的工作性能。
为此，文中采用许用应力法完成对平头塔式起重机臂架结构的初步设计计算，并对整机工作环境进行分析，了解起重臂架的工况，并使用Ansys Workbench软件对臂架进行静力学分析，以通过求解得到的应力云图和形变云图验证臂架结构设计计算的强度和刚度。
另外，对起重臂架进行模态分析，获取结构自身前六阶的固有频率和振型，为结的故障诊断和预警提供了可靠的理论依据。
在保证结构强度和刚度的前提下，通过对起重臂架各弦杆截面进行优化，从而降低臂架自重，提升材料的利用率，为起重臂架的轻量化设计提供参考思路。
关键词：平头塔式起重机；臂架结构；有限元；优化分析；模型中图分类号：TH.213.3 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2023）16-0037-06Abstract: Boom occupies a large proportion in the mass of flat-top tower crane, which has a great influence on the performance of the whole machine. Therefore, the optimization design of boom structure can greatly improve the performance of the whole machine. Therefore, the authors completed the preliminary design and calculation of the boom structure of the flat-top tower crane by using the allowable stress method, and analyzed the working environment in order to understand the working conditions of the boom. The static analysis of the boom was carried out by Ansys Workbench software, and the strength and stiffness in the design and calculation of the boom structure were verified by the stress nephogram and deformation nephogram obtained by solving. In addition, the modal analysis of the boom was carried out in order to obtain the first six natural frequencies and vibration modes, which provides a reliable theoretical basis for fault diagnosis and early warning. Under the condition of ensuring the structural strength and stiffness, the cross section of each chord of the boom is optimized, so as to reduce the self-weight of the boom and improve the utilization rate of materials, which provides a reference for the lightweight design of the boom.Keywords:flat-top tower crane；boom structure；finite element method；optimization analysis；model0 引言近年来，随着国家绿色发展政策的推进和回收体系的完善，作为占比20%的再生资源废纸的回收量持续增长，使纸品公司对存储环境的空间利用率提出了更高要求。
