一、机械结构优化设计简述（论文文献综述）
李小刚,程锦,刘振宇,吴震宇[1]（2014）在《基于双层更新Kriging模型的机械结构动态特性稳健优化设计》文中研究指明针对现有机械结构优化设计未考虑材料特性参数的不确定性和结构动态特性对综合性能的影响、优化求解效率低下等不足,提出基于双层更新Kriging模型的机械结构动态特性稳健优化设计方法。将机械结构动态特性指标的均值和方差作为优化目标,将机械结构变形量作为约束条件,建立机械结构动态特性稳健优化的数学模型。利用拉丁超立方试验设计、误差最大区域和近似最优解邻域的局部样本点加密技术和双层更新策略,建立能准确高效地获取稳健优化目标和约束函数值的Kriging模型。在此基础上,基于邻域培植遗传算法和双层更新的Kriging模型求出机械结构动态特性稳健优化问题的所有Pareto最优解。某型号大型汽轮发电机定子端部绕组锥环固定结构动态特性稳健优化设计实例验证了方法的有效性和相对于确定性优化设计方法的优越性。
贺向东[2]（2005）在《机械结构可靠性稳健设计若干关键问题的研究》文中提出在对机械结构进行设计计算时,必须考虑各设计参数和结构参数的统计分散性,进行随机不确定失效分析,只有这样,才能更好地反映机械结构的真实情况,使机械结构的设计工作性能与实际工作性能更加符合。任何一种机械结构,其可靠性都会受到一些因素的影响,要么尽可能消除这些因素,要么尽量降低这些因素的影响。在实际工程中,实现消除这些影响因素往往是很难的,即使能够消除也需要花费很大的代价,可见这不是首选的方法;而降低这些因素的影响却是相对容易和代价较低的方法,也就是使机械结构的可靠度对这些因素的变化不十分敏感,即具有稳健性。根据这种指导思想,发展一种可以提高机械结构安全可靠性和鲁棒稳健性的工程设计方法是十分必要和重要的。本文采用随机摄动法、Edgeworth 级数以及相应的经验修正公式,解决了具有任意分布参数的可靠性优化设计问题,给出了可靠性灵敏度设计的计算公式,提出了可靠性稳健设计方法,讨论了具有任意分布参数机械结构的可靠度对设计参数的变化是否敏感的问题,发展了具有任意分布参数的可靠性稳健设计理论。
吴淑芳[3]（2014）在《基于CAD/CAE快速响应的机械结构GBESO法拓扑优化及模型重构研究》文中进行了进一步梳理机械结构设计过程主要包括概念设计、基本设计、详细设计三个阶段。每个阶段都存在着“设计-优化-再设计”的循环，计算机辅助设计（CAD，Computer Aided Design）和计算机辅助工程（CAE，Computer Aided Engineering）技术的不断发展，使机械结构设计的效率和质量有了较大提高。然而，随着产品的市场竞争日益加剧，机械产品设计要求不断提高，高效率、高精度、低成本的设计成为了设计者追求的目标。因此，机械产品设计的关键是要在短周期内实现低成本高质量的结构设计。本文在研究现有机械结构设计方法的基础上，研究了基于网格数据的CAD有限元模型到CAE模型的转换方法，建立了以参数化设计理论为基础，共享数据库为支承的双向相关模型转换机制，推导了双向渐进结构优化（BESO，The Bi-direcfionalEvolutionary Structural Optimization）法进行机械结构拓扑优化的数学模型，提出了基于精英保留策略的遗传双向渐进结构优化（GBESO，Genetic Bi-direcfional EvolutionaryStructural Optimization）法寻优策略，建立了基于特征和约束的优化结果模型重构方法，为实现高效率、高精度、低成本的机械结构设计提供了理论指导和方法依据。具体研究了以下内容：（1）在分析机械结构设计流程的基础上，研究了参数化设计方法，确定了基于特征的参数化CAD模型建立原则；探讨了数据传输的实现方法，建立了CAD模型及其相关数据的共享机制；通过分析CAD模型到CAE模型的转换机理，提出了一种有限元网格模型转换方法及其模型转换双向相关机制，实现了结构设计过程中快速、准确的CAD/CAE响应，为后续的优化设计奠定了基础。（2）分析了渐进结构拓扑优化方法的优化理念，推导了BESO法进行机械结构拓扑优化轻量化设计、应力优化设计、刚度最大化设计的数学模型，针对BESO法受其优化准则（Optimality Criteria，OC）的影响优化速度较慢，且优化结果不一定是原结构的真正最优解的问题，引入遗传算法（GA，Genetic Algorithm）的精英保留策略，提出了遗传双向渐进结构优化（GBESO）法寻优方式及其关键问题的解决方法，通过与现有拓扑优化方法寻优结果进行比较，验证了该寻优算法的稳定性和高效性。（3）分析了基于有限元法的拓扑优化普遍存在的棋盘格现象和锯齿状边界等数值问题，提出了基于特征和约束的拓扑优化结果几何模型的自动重构方法。通过提取工程数据库中拓扑优化结果数据，以材料去除区域的点云数据为基础，进行面向设计制造的数值处理；通过特征提取和约束识别技术进行特征拟合，构建材料去除区域的CAD模型，并与原模型进行布尔减操作，自动重构CAD模型。以弹槽隔板为例验证了该方法的可行性，解决了拓扑优化结果CAD模型手工绘制数据量大、时间长且精度无法保证的问题，为机械结构快速优化设计提供了方法依据。（4）利用所研究的基于CAD/CAE快速响应的结构拓扑优化理论和方法，对弹鼓结构三维模型进行参数化设计，根据关键件拓扑优化结果及弹鼓装配要求，实现了优化后弹鼓结构的快速参数化模型更新，通过调用数据库文件对比分析了优化前后的弹鼓力学性能，优化后的模型在刚强度满足设计要求的前提下，质量减少了17.9%。结果表明，将该方法应用与连续体的优化设计中，对于改进设计方案，降低结构重量，实现轻量化设计具有重要意义。
武小惟[4]（2020）在《基于随机有限元法的深孔机床基础件的结构优化》文中研究表明随着深孔加工技术的发展,深孔加工机床向着高精度、高效率、智能化的方向发展。作为深孔机床的关键部件,主轴箱自身质量以及它在工作时的静动态性能会对深孔机床的加工性能产生重要的影响。传统的深孔机床基础件在结构设计时多采用经验设计或类比设计,导致主轴箱结构质量冗余、体积粗大笨重而且带来一定的加工难度,从而影响到机床的动静态性能、工艺性能及加工性能。针对以上问题,本文以ZWKA2108深孔机床主轴箱为研究对象,通过建立三维模型,对主轴箱进行有限元静动态分析,在此基础上通过参数相关性分析得到对主轴箱质量影响较大的参数,通过响应面优化得到优化后主轴箱的结构尺寸及静动态性能。最后对优化后的主轴箱进行可靠性分析,定性定量的验证优化后主轴箱结构是否合理,为后续机床关键结构件的研究提供一定参考依据。研究内容包括:（1）基于Solidworks和ANSYS Workbench对主轴箱进行有限元静力学分析以及模态分析。在Solidworks中建立主轴箱的三维实体模型并参数化,将其导入ANSYS Workbench中对其进行有限元静动态分析,得到主轴箱的应力云图和变形云图,并提取主轴箱的前六阶固有频率以及振型图。通过对结果分析表明:主轴箱的原始设计在刚度和强度均存在较大的冗余,有进一步优化设计的空间。（2）基于响应面法对主轴箱进行结构优化设计。利用ANSYS Workbench软件中的优化设计模块,建立以主轴箱质量和一阶固有频率为优化目标,以主轴箱最大应力、最大变形以及首阶固有频率为约束条件,以主轴箱的关键几何尺寸作为设计变量。通过参数相关性分析选择对优化目标影响较大的尺寸参数,建立优化目标函数的响应面模型,基于响应面模型选择多目标遗传算法对其进行计算。结果表明:主轴箱在满足工作性能的前提下,获得较为理想的结构尺寸,优化后主轴箱质量减轻了6.431%,达到了结构轻量化的优化目的。（3）基于随机有限元法对主轴箱进行可靠性分析。在主轴箱结构优化的基础上,利用ANSYS Workbench中的6σ可靠性模块对优化后的主轴箱进行定量的可靠性分析,通过定义主轴箱结构失效的极限状态函数,将材料属性、几何尺寸、外载荷的大小考虑成是随机变量并且符合正态分布,采用Monte Carlo法进行计算,分别对优化后主轴箱的静强度、静刚度和动刚度进行可靠性分析。结果表明:优化后主轴箱的静强度、静刚度和动刚度可靠性均满足要求,定量的验证了主轴箱优化设计的合理性。
陈桂平[5]（2018）在《高速磨床动态特性及结构优化设计研究》文中认为机械加工装备正朝高速、高效、高可靠性和高精密方向发展,为满足越来越高的加工工艺性能要求,其机械结构系统具有优异的动态特性显得尤为重要。本文以CNC 8312A高速凸轮轴磨床为研究对象,结合国家863高技术研究发展计划项目“超高速磨床设计和制造中的反问题与优化技术研究”,对磨床主要部件及整机机械结构动态特性进行了研究分析,并对高速磨床的床身、主轴、砂轮架底座和主轴箱等主要部件的机械结构作了合理优化与设计。论文主要内容如下:（1）对自由状态和约束状态下的原床身和主轴的动态特性进行分析,找出其薄弱结构并完成了优化设计。论文探索了床身支撑位置及支撑数量的变化对床身动态特性的影响,提出了相对较好的支撑设计方案。基于子结构法,论文探讨了不同形式、不同尺寸及不同壁厚的子结构单元对床身动态特性的影响。基于材料的磨床床身动态特性分析表明,在床身机械结构相同时其动态特性与床身材料有关。论文对高速磨床床身作了综合优化设计,使床身动态性能明显改善。引入灵敏度分析法,以最佳动态特性为目标针对主轴的四个关键参数进行分析,得到了主轴动态特性的最敏感参数为外伸段长度和空心直径。基于45、65Mn、60Si2Mn和40Cr等主轴常用材料,对相同结构下的磨床主轴进行仿真分析表明常用主轴材料对主轴的低阶模态频率影响不大但振型位移方面40Cr主轴相对较小。综合各方面因素提出了磨床主轴的最优化设计方案。（2）开展高速磨床主轴箱、砂轮架底座、进给工作台的上台面和下台面等零部件的动态特性分析与结构优化设计。针对床身-工作台装配体,利用MSC.Patran/Nastran有限元分析软件对影响组合体动态特性的因素进行了探讨。针对砂轮架底座以轻量化为目标,基于参数DOE分析,采用L16（43）正交实验方案,作了三因素的直观分析和回归分析,得到了设计因素与目标之间的线性回归方程,提出了砂轮架底座轻量化设计最优方案。（3）基于传递矩阵法对高速磨床主轴-砂轮转子系统作了临界转速分析、稳定性分析和不平衡响应分析,获取了转子系统的低阶临界转速和共振峰值,分析表明转子系统不存在临界负荷问题且转子不平衡响应比较理想。（4）利用基于假想材料的高速磨床导轨结合部模拟技术和吉村允孝积分法,得到了高速磨床导轨结合部和螺栓连接结合部的等效刚度和阻尼系数,在此基础上对原磨床整机进行了动态特性分析。提出了基于模态频率错位法的高速磨床整机优化设计方法并验证了该方法的有效性。基于连接螺栓数量与直径对螺栓固定结合面进行了优化设计,研究表明适当增加连接螺栓直径或增加连接螺栓的数量均可以大幅度提高螺栓固定结合面的刚度和阻尼,有益于提高高速磨床整机动态性能。提出了基于最小切点位移的高速磨床整机结构优化方法。（5）采用单点激励、多点拾振的单输入多输出方法（SIMO法）,利用LMS SC-305-UTP动态信号采集分析系统开展了对磨床主轴和床身-工作台组合体的动态特性分析与测试,实验表明本文所建立的有限元模型能比较真实地反映出高速磨床实物的动态特性,理论模型具有较好的可靠性。
袁涛[6]（2007）在《机械结构参数相关性与串并联体系可靠性灵敏度设计与应用》文中研究表明机械结构的可靠性满足设计要求,以及机械结构的可靠性具有稳定性是机械结构可靠性设计过程中追求的目标。然而,机械结构的可靠性受到大量不确定性因素的影响,而且这些不确定性因素对机械结构可靠性的影响性质以及程度是不相同的。为了确定各因素对机械结构可靠性的影响的性质以及程度,便于在机械结构设计、制造等工作中把握重点,以降低成本、提高效率,机械结构的可靠性灵敏度设计是十分必要的。而基于可靠性灵敏度分析的稳健设计方法为使所设计的机械结构的可靠性具有稳定性提供了一种切实可行的方法。本文基于可靠性摄动分析法、Edgeworth级数以及相应的经验修正公式,研究了随机变量间相关系数的可靠性灵敏度,讨论了随机变量（协）方差以及相关系数可靠性灵敏度的正负性及其决定条件;研究了多失效模式机械结构串、并联体系的可靠性灵敏度,给出了随机变量服从正态分布和任意分布时的可靠性灵敏度计算公式,拓展了可靠性灵敏度设计的研究范围;并将可靠性灵敏度分析方法与稳健设计方法相结合,通过将可靠性灵敏度函数结合到可靠性优化设计的目标函数中,将可靠性稳健设计问题归结为满足可靠性要求的多目标优化设计问题,实现了基于可靠性灵敏度分析的稳健设计。最后,通过数值算例说明所提可靠性灵敏度设计方法以及可靠性稳健设计方法的实用性与有效性。
王新宇[7]（2019）在《三轴机器人结构优化与控制系统设计》文中研究说明随着智能制造技术的发展,使用自动化设备代替手工作业成为现代发展的重要趋势。为了满足工业生产需求,我国制定了“智能制造2025”的发展计划,该计划通过设计和制造新型设备代替人工作业,从而提高产品的制造效率,降低产品加工制造成本。为了提高自动化水平,需根据产品制造要求和相关的工艺特点,并总结出自动化生产的特点,可知三轴机器人具有非常好的适用能力。该种设备不仅可以满足多种类型产品的生产制造,同时它还可以用于产品制造的许多工序中。三轴机器人主要是通过各种气缸结构运动来实现它的功能。为了满足不同的生产需求,通过控制该设备的气缸动作可完成不同曲线的运动。本文以三轴机器人结构设计、优化,以及它的实验分析为路线,建立出性能更优、适应性更好的三轴机器人。它的主要内容如下:第一,进行三轴机器人机构设计。基于工业自动化的发展方向和工业机器人的研究现状,确定三轴机器人的发展趋势,并制定出它的工艺参数。根据三轴机器人的设计要求,可制定出它的设计流程,并根据该流程进行该设备的方案设计,通过对比它的结构方案优缺点,可选择最优的三轴机器人结构,然后使用Soldworks软件建立出它的整个三维模型,第二,进行三轴机器人的有限分析。根据三轴机器人的结构模型,基于有限元理论对连接座进行静力学分析,使用ANSYS workbench软件得到该机构的应力应变云图和模态振型云图。通过将所计算的应力数值和模态频率与材料的许用值等进行比较,可知连接座还有非常大的提升空间,因此需要建立它的优化模型,并得到其设计变量、约束条件和目标函数等。通过求解计算可得三轴机器人连接座的最优尺寸,并使用所求解出的尺寸参数进行该结构的建模,通过对比优化前、后连接座的性能,可知优化后的连接座具有更好的力学性能。第三,对旋转机构进行运动学分析和优化。通过对三轴机器人旋转机构的分析,基于运动学和动力学原理建立出它的运动方程,并对它进行求解计算。为了得到性能更好的旋转机构,可建立它的优化模型,确定相关优化函数方程,并使用ADAMS软件求解出它的运动结构参数,经过对比优化前和优化后运动机构角度和角速度变化曲线,可知优化后该机构运动更加平稳。
祝慧敏[8]（2020）在《发动机平衡轴壳体结构分析及优化》文中研究表明作为最常用的汽车动力装置,四缸直列式发动机内部惯性力系中力及力矩的不平衡,是发动机产生振动和噪声的重要原因。而四缸机无法依靠自身或曲轴上的平衡重来消除二阶往复惯性力造成的振动,因此,现在开发的发动机一般都通过安装平衡轴总成来最大限度地降低发动机的运转不平衡。针对某型配备平衡轴总成的发动机在台架试验时出现的平衡轴壳体断裂问题,对此进行专项研究,以解决存在的平衡轴壳体断裂问题。本文以发动机平衡轴总成为研究对象,利用UG、ADAMS、ANSYS Workbench等软件对平衡轴壳体进行结构分析及优化,具体工作包括以下内容:（1）按照平衡轴总成的二维图纸,应用UG软件进行平衡轴总成各部件的实体建模及装配。（2）向ANSYS Workbench软件中导入简化后的平衡轴总成三维模型,对其进行模态分析,通过对比提取的前六阶模态频率和计算得到的平衡轴工作频率,排除壳体是由于刚度不足,模态频率低而发生断裂。（3）应用ADAMS软件对平衡轴总成进行多体动力学分析,得到平衡轴壳体各轴承孔的受力情况,以此作为强度分析及疲劳分析的边界条件。（4）应用ANSYS Workbench软件对平衡轴壳体进行强度分析,得到四种工况的最大应力结果,最大应力值最大为181.66MPa,低于壳体材料YL113的抗拉强度228MPa,排除壳体结构是由于强度不足发生断裂。（5）应用平衡轴总成多体动力学分析获得的壳体受力-时间历程作为疲劳载荷谱进行平衡轴壳体疲劳分析,可得平衡轴壳体最小寿命约为20.55小时,与壳体在进行台架试验时发生断裂的时间基本一致。因此,确定壳体的断裂原因为重复加载引起的应力疲劳失效。（6）根据疲劳分析结果,采用第二代非支配分类遗传算法,应用ANSYS Workbench软件对平衡轴壳体进行结构优化。（7）对优化后的壳体结构再次进行有限元分析,优化结果验证表明,该方法有效地解决了平衡轴壳体的断裂问题。本文是集建模、分析、优化于一体的研究,为平衡轴壳体结构断裂问题的解决提供了有效的方法,为他人确定机械结构断裂原因及解决机械结构断裂问题也起到了借鉴作用。
杨姝[9]（2007）在《复杂机械结构拓扑优化若干问题研究》文中进行了进一步梳理随着先进制造领域的全球化竞争愈演愈烈，产品设计的创新需求也不断提高。结构拓扑优化是一种非常优秀的设计方法，它通过在设计域内最优排布材料而得到具有优良性能的零件。当前结构拓扑优化研究中存在优化设计域简单、优化约束及目标单一等问题，但是在实际的工程领域中，绝大多数结构拓扑优化其优化目标复杂，设计域不规则并具有多种形式的优化约束。因此，从零件的可制造性和可装配性以及稳定性的需求出发，开展结构拓扑优化在工程应用方面的研究具有重要价值。本文采取有限单元法进行结构力学分析、SIMP理论建立拓扑优化问题的材料插值模型、准则法和序列二次规划方法进行结构拓扑优化计算、敏度过滤方法解决优化过程中的数值不稳定性问题等一系列步骤，从工程需求出发开展结构拓扑优化研究。针对零件可装配性要求，研究结构拓扑优化过程中保持零件外形尺寸不变的几何约束条件的数学描述。针对结构稳定性要求，根据第四应力准则，采用单元von Mises应力建立结构应力约束条件表述。根据拓扑学对于几何形体在连续形变之下，即同胚变换之下，保持不变的性质，以及拓扑领域中邻域的概念及其性质，提出结构拓扑优化的初值曲线描述。基于SIMP插值理论和连续介质力学的相关理论，建立静载荷、动载荷作用下，分别以最小柔度、固有频率、几何增益为优化目标，以应力约束、几何约束为优化条件的结构拓扑优化问题的数学表达式。研究工作包括三维结构静刚度拓扑优化、三维结构动刚度拓扑优化、三维柔性结构拓扑优化等几方面结构拓扑优化研究，本文具体的研究工作、研究方法及结果如下：将结构设计与分成孔洞域、实体域、边界域，通过拉格朗日方法对约束条件松弛，得到扰动变形的拉格朗日形式表述和耗散函数形状敏度迭代表达式，从而建立拓扑优化问题的几何约束条件的数学表述。分析了插值因子对结构平均分布应力强度衰减的影响，基于松弛方法对局部应力约束进行松弛，采用全局约束来近似局部约束，得到本文所需要的应力约束表达。在对几何约束条件和应力约束条件的数学描述基础上，建立了以结构静刚度最大为优化目标，以几何外形不变和应力条件为约束的三维结构拓扑优化问题的数学模型，采用准则法建立优化问题的拉格朗日表达式和相关变量的敏度分析及过滤，得到优化问题的解答。以车轮结构为例，根据车轮动态弯曲疲劳试验中关于加载和边界约束的相关标准，采用上述优化设计方法，对车轮结构进行拓扑优化设计，以提高车轮的性能。算例验证了三维结构静刚度拓扑优化问题数学建模和解答的正确性，为三维静刚度类结构拓扑优化提供了一种合适的方法。根据有限单元法对动载荷作用下的三维优化问题进行分析，得到动力问题的力学求解方程。采用振型叠加法求出系统固有频率和固有振型。研究气流绕经飞机所产生的空气动力、空气动力力矩以及表面压力分布随飞机外形和飞机在大气中的运动状态参数而变化的规律。根据连续性定理和伯努利定理，确定了机翼的载荷及加载形式。基于上述对动力结构的力学分析和机翼的受力分析，建立了以结构前n阶固有频率为优化目标，以几何外形不变为约束的三维结构等刚度类拓扑优化问题的数学模型，采用序列二次规划方法建立优化问题的表达式，给出相关变量的敏度分析，得到该类优化问题的解答。以飞机机翼为例，根据机翼的载荷、边界等条件以及机翼设计规范要求，采用上述优化方法，对机翼结构进行拓扑优化设计，以满足机翼模型的风洞试验要求。算例验证了三维结构等刚度拓扑优化问题数学建模和解答的正确性，为其它相似动载荷作用下的结构等刚度拓扑优化提供了合适的方法。基于拓扑学的思想，根据设计目标要求设定拓扑结构初始描述曲线，推导了二维空间和三维空间、规则域和非规则域的拓扑优化问题的初值曲线与映射单元的数学表述，然后采用优化方法进行迭代计算得到最终的拓扑结构。分别从结构设计角度和机构设计的角度，探讨了柔性结构拓扑优化设计目标的数学表述，即结构余能和结构应变能的数学函数和几何增益、机械增益或者机械效率数学函数表达。采用伴随结构方法，计算柔性机构的输出位移，进而定量描述柔性机构拓扑优化设计中的相关物理量。基于上述对拓扑结构初值描述曲线的推导和柔性机构优化设计目标的力学描述，作者以机构几何增益为优化目标建立三维柔性拓扑优化问题的数学模型并解答。算例验证上述三维柔性机构拓扑优化设计问题数学建模和解答的正确性，为其它相似三维柔性微结构拓扑优化设计提供了一种合适的方法，同时为实现微柔性执行器一体化设计与制造奠定基础。
唐明扬[10]（2017）在《考虑区间和概率不确定性的机械结构优化设计》文中提出实际工程中普遍存在着各种影响结构性能的不确定因素,不确定性优化设计是处理这些不确定因素并获取高性能、高稳健可靠性结构设计方案的有效途径。虽然近年来国内外不少专家学者围绕机械结构的不确定性优化设计开展了一系列研究工作,但是仍然存在许多问题有待进一步研究。一方面,现有研究在求解基于区间的结构优化设计模型时往往是通过引入罚因子、正则化因子等将区间模型转换为确定性模型,并通过加权法将多目标优化问题转化为单目标问题进行优化求解,该基于模型转换的间接求解过程比较繁琐,且不同的模型转换参数还会导致不同的求解结果;另一方面,在实际工程结构设计中概率和非概率不确定因素通常是同时存在的。因此,开展考虑区间和概率不确定性的机械结构优化设计研究,提出并实现机械结构优化设计模型的直接求解方法,对提高机械结构性能及其稳健可靠性具有重要意义。论文的主要内容如下:第一章综述了概率不确定性优化设计、非概率不确定性优化设计和概率-非概率混合不确定性优化设计的国内外研究现状,分析了现有研究中存在的问题,提出了论文的研究意义与研究内容。第二章概述了区间序关系与区间可能度等区间数学基础理论,给出了基于区间模型、概率模型和混合模型的机械结构稳健性与可靠性指标的数学描述方法,并介绍了预测机械结构性能指标的近似代理模型的构建方法以及常用的多项式响应面模型和Kriging近似模型。第三章采用区间数描述不确定因素,建立了基于区间的机械结构稳健性设计模型,提出了区间约束违反矢量的定义和基于区间约束违反矢量的优于关系准则,并结合双层嵌套的遗传算法和Kriging近似模型技术,实现了基于区间的机械结构稳健性设计模型的直接求解。最后,通过测试算例和压力机上横梁稳健设计实例验证了提出方法的有效性和相对于间接方法的优越性。第四章建立了基于区间的机械结构可靠性设计模型,给出了基于图表法的区间可靠度统一计算公式,提出了区间可靠性违反度的定义和对应的优于关系准则,完成了对可靠性设计模型的直接求解。测试算例和压力机上横梁可靠性设计实例表明,提出方法可获得比间接方法更优的结果。第五章以概率变量描述设计参数,以区间变量描述不确定因素,建立了基于概率-区间的机械结构可靠性设计模型,选择在区间变量影响下可靠度的最小值作为可靠性指标,选择多项式响应面模型作为近似代理模型,并结合遗传算法和改进的一次二阶矩法,实现了基于概率-区间的结构可靠性设计模型的求解,并通过压力机滑块机构和底座的可靠性设计实例验证了提出方法的有效性。第六章总结了论文的研究工作和主要成果,并指出了有待进一步研究的方向。
二、机械结构优化设计简述（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、机械结构优化设计简述（论文提纲范文）
（2）机械结构可靠性稳健设计若干关键问题的研究（论文提纲范文）
| 第一章 绪论 |
| 1.1 工程背景及选题目的和意义 |
| 1.2 可靠性技术研究的现状与进展 |
| 1.3 可靠性优化设计研究的现状与进展 |
| 1.4 稳健设计研究的现状与进展 |
| 1.5 本论文的研究内容 |
| 第二章 数学基础和可靠性基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数学基础 |
| 2.3 可靠性分析的基本理论 |
| 2.4 可靠性优化设计方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 任意分布参数的可靠性优化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 可靠性设计的摄动法 |
| 3.3 Edgeworth 级数 |
| 3.4 任意分布参数的可靠性优化设计 |
| 3.5 汽车零部件可靠性优化设计 |
| 3.6 钳式盘形制动器的多目标可靠性优化设计 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 可靠性灵敏度设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 随机有限元法 |
| 4.3 可靠性灵敏度设计 |
| 4.4 汽车零部件可靠性灵敏度设计 |
| 4.5 结构可靠性灵敏度设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 可靠性稳健设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于灵敏度分析的稳健设计 |
| 5.3 可靠性稳健设计 |
| 5.4 汽车零部件可靠性稳健设计 |
| 5.5 结构可靠性稳健设计 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读博士学位期间的科研情况简介 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
（3）基于CAD/CAE快速响应的机械结构GBESO法拓扑优化及模型重构研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 CAD/CAE 快速响应设计技术研究现状 |
| 1.2.1 快速响应设计技术的内涵 |
| 1.2.2 CAD/CAE 集成技术研究与应用现状 |
| 1.3 机械结构拓扑优化研究 |
| 1.3.1 拓扑优化设计研究现状 |
| 1.3.2 结构拓扑优化的插值方法研究 |
| 1.3.3 结构拓扑优化的求解算法研究 |
| 1.4 拓扑优化结果模型重构 |
| 1.4.1 拓扑优化的数值不稳定现象研究 |
| 1.4.2 优化结果几何模型重构 |
| 1.5 研究问题的提出 |
| 1.6 本文研究内容 |
| 2 双向相关的 CAD/CAE 快速响应技术研究 |
| 2.1 机械结构设计流程及存在问题分析 |
| 2.2 CAD/CAE 快速响应方法及实现流程 |
| 2.2.1 快速响应方法的提出 |
| 2.2.2 快速响应的内容及流程 |
| 2.3 CAD/CAE 快速响应关键技术 |
| 2.3.1 CAD 模型及其参数化设计研究 |
| 2.3.2 CAD 与 CAE 系统间的模型转换机制研究 |
| 2.3.3 双向相关模型转换机制研究 |
| 2.4 弹槽导引的优化设计 |
| 2.4.1 弹槽导引参数化优化设计 |
| 2.4.2 优化结果分析与讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于 BESO 法的机械结构拓扑优化方法研究 |
| 3.1 优化设计概述 |
| 3.1.1 基本概念 |
| 3.1.2 结构优化设计的层次 |
| 3.2 三维结构 BESO 法拓扑优化的数学模型研究 |
| 3.2.1 BESO 优化设计思路 |
| 3.2.2 轻量化设计数学建模 |
| 3.2.3 应力优化设计数学建模 |
| 3.2.4 刚度最大化设计的数学建模 |
| 3.3 推弹体结构的 BESO 法拓扑优化 |
| 3.3.1 推弹体的边界约束条件及载荷 |
| 3.3.2 推弹体结构刚度最大化设计 |
| 3.3.3 优化结果分析与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 机械结构拓扑优化的 GBESO 寻优算法研究 |
| 4.1 BESO 法寻优过程中存在的问题分析 |
| 4.2 遗传算法研究 |
| 4.2.1 遗传算法概述 |
| 4.2.2 遗传算法的主要流程 |
| 4.2.3 运行机制 |
| 4.2.4 遗传算法的基本原理 |
| 4.3 基于遗传进化策略的 BESO 算法研究 |
| 4.3.1 GA 和 BESO 算法寻优方式对比 |
| 4.3.2 GBESO 算法进化机理 |
| 4.3.3 GBESO 法寻优过程 |
| 4.4 基于 GBESO 算法的多约束多工况拓扑优化 |
| 4.4.1 应力位移双约束下的轻量化设计数学模型 |
| 4.4.2 GBESO 法寻优的关键问题 |
| 4.5 弹槽隔板多工况拓扑优化与讨论 |
| 4.5.1 多工况拓扑优化设计方法 |
| 4.5.2 弹槽隔板优化设计 |
| 4.5.3 优化结果分析与讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于特征和约束的拓扑优化结果模型重构 |
| 5.1 拓扑优化结果存在问题分析 |
| 5.2 基于逆向工程的模型重构研究 |
| 5.2.1 逆向工程模型重构的提出 |
| 5.2.2 逆向工程建模分析 |
| 5.2.3 基于特征和约束的模型重构实现流程 |
| 5.3 基于特征和约束的模型重构关键技术研究 |
| 5.3.1 拓扑优化结果数据获取 |
| 5.3.2 点云噪声剔除与光顺滤波 |
| 5.3.3 面向制造的孔洞修复 |
| 5.3.4 特征提取和约束识别 |
| 5.3.5 特征拟合 |
| 5.4 弹槽隔板的优化结果几何模型重构 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 弹鼓结构拓扑优化设计 |
| 6.1 某供弹系统弹鼓结构概述 |
| 6.2 弹鼓结构拓扑优化 |
| 6.2.1 弹鼓结构的参数化建模 |
| 6.2.2 弹鼓结构的快速 CAE 分析 |
| 6.2.3 优化后的弹鼓模型 |
| 6.3 拓扑优化结果仿真分析 |
| 6.3.1 准静态特性分析 |
| 6.3.2 模态分析 |
| 6.3.3 分析结果讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）基于随机有限元法的深孔机床基础件的结构优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究背景 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状和发展动态 |
| 1.2.1 可靠性工程发展概况 |
| 1.2.2 有限元可靠性分析 |
| 1.3 研究内容及意义 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 本文研究意义 |
| 2 机械结构可靠性分析的理论与方法 |
| 2.1 可靠性的基本理论 |
| 2.1.1 可靠性定义 |
| 2.1.2 可靠性相关基本概论 |
| 2.2 结构可靠性基本理论 |
| 2.2.1 应力-强度干涉模型 |
| 2.3 可靠性分析基本方法 |
| 2.3.1 一次二阶矩方法 |
| 2.3.2 MonteCarlo数值模拟法 |
| 2.3.3 随机有限元法 |
| 2.3.4 响应面法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 主轴箱的有限元分析 |
| 3.1 有限元分析概述 |
| 3.2 ANSYS Workbench的介绍 |
| 3.3 主轴箱的静力学分析 |
| 3.3.1 静力学分析理论 |
| 3.3.2 静力学分析的基本步骤 |
| 3.3.3 主轴箱的静力学分析 |
| 3.4 主轴箱的模态分析 |
| 3.4.1 模态分析理论 |
| 3.4.2 模态分析的基本步骤 |
| 3.4.3 主轴箱的模态分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于响应面模型的主轴箱结构优化 |
| 4.1 优化设计基本概念 |
| 4.2 Ansys workbench优化步骤 |
| 4.3 响应面法的基本理论 |
| 4.3.1 响应面法的发展 |
| 4.3.2 响应面方法基本思想 |
| 4.4 主轴箱的尺寸优化 |
| 4.4.1 优化参数的定义 |
| 4.4.2 优化模型建立 |
| 4.4.3 优化结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 主轴箱结构的可靠性分析 |
| 5.1 ANSYS Workbench可靠性分析概述 |
| 5.2 ANSYS Workbench可靠性分析步骤 |
| 5.3 分析目标的确定 |
| 5.4 随机变量及其分布类型的确定 |
| 5.4.1 确定随机变量 |
| 5.4.2 随机变量的统计处理及计算 |
| 5.4.3 随机样本的产生 |
| 5.5 基于6 sigma的主轴箱静强度可靠性分析 |
| 5.5.1 随机变量样本分布直方图 |
| 5.5.2 可靠性分析结果 |
| 5.6 基于6 sigma的主轴箱的静刚度可靠性分析 |
| 5.6.1 随机变量样本分布直方图 |
| 5.6.2 可靠性分析结果 |
| 5.7 基于6 sigma的主轴箱的动刚度可靠性分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（5）高速磨床动态特性及结构优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 研究对象 |
| 1.2.1 高速凸轮轴磨床的组成结构 |
| 1.2.1.1 主轴部件 |
| 1.2.1.2 支承件 |
| 1.2.2 高速磨削的国内外研究发展现状 |
| 1.3 机械结构动态设计 |
| 1.3.1 机械结构动态设计国内外研究现状 |
| 1.3.2 机械结构动态设计的主要内容 |
| 1.3.3 动态设计的研究方法 |
| 1.3.4 高速磨床动态设计基本规范准则 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 高速磨床动态特性有限元理论及计算模型 |
| 2.1 高速磨床机械结构系统建模方法 |
| 2.2 高速磨床动态特性计算模型 |
| 2.2.1 确定高速磨床系统结构 |
| 2.2.2 确定系统构型参数 |
| 2.2.3 系统动力学方程 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 高速磨床部件机械结构动态特性分析与优化 |
| 3.1 磨床机械结构动态特性仿真分析基本步骤 |
| 3.2 高速磨床床身机械结构动态特性分析 |
| 3.2.1 自由状态下的床身模态分析 |
| 3.2.2 约束状态下的床身模态分析 |
| 3.2.3 基于材料的高速磨床床身动态特性分析 |
| 3.2.4 基于支撑位置的床身动态设计法 |
| 3.2.5 床身结构优化设计的子结构法 |
| 3.2.6 高速磨床床身结构综合优化设计 |
| 3.3 高速磨床主轴动态特性分析与优化 |
| 3.3.1 自由状态下的主轴模态分析 |
| 3.3.2 约束状态下的主轴模态分析 |
| 3.3.3 基于灵敏度的磨床主轴优化设计方法 |
| 3.3.4 基于材料的磨床主轴优化设计 |
| 3.3.5 磨床主轴综合改进 |
| 3.4 高速磨床主轴箱动态特性分析与结构优化 |
| 3.5 磨床进给工作台的动态特性分析 |
| 3.5.1 上台面动态特性分析 |
| 3.5.2 下台面动态特性分析 |
| 3.5.3 床身-工作台动态特性分析 |
| 3.6 砂轮架底座动态特性分析与结构优化 |
| 3.6.1 砂轮架底座动态特性分析 |
| 3.6.2 基于参数DOE分析的高速磨床砂轮架底座轻量化改进设计 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 高速磨床主轴-砂轮转子系统动力学分析 |
| 4.1 转子动力学分析的一般流程 |
| 4.2 转子动力学设计规范 |
| 4.3 高速磨床主轴-砂轮转子系统动力学分析 |
| 4.3.1 高速磨床主轴-砂轮转子系统力学模型 |
| 4.3.2 高速磨床主轴-砂轮转子系统的临界转速 |
| 4.3.3 高速磨床主轴-砂轮转子系统稳定性分析 |
| 4.3.4 高速磨床主轴-砂轮转子系统不平衡响应分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高速磨床整机有限元建模与动态特性分析 |
| 5.1 基于假想材料的高速磨床导轨结合部模拟技术 |
| 5.2 螺栓连接结合部建模 |
| 5.3 原高速凸轮轴磨床整机有限元建模与动态特性分析 |
| 5.4 高速磨床整机动态性能优化设计研究 |
| 5.4.1 基于模态频率错位法的高速磨床整机动态优化设计 |
| 5.4.2 基于螺栓数量与直径的螺栓固定结合面优化设计 |
| 5.4.3 基于“最小切点位移”的高速磨床整机结构优化 |
| 5.4.4 高速磨床整机综合优化后的动态性能评估 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 高速磨床动态特性测试研究 |
| 6.1 高速磨床动态特性测试分析理论 |
| 6.2 高速磨床动态特性的模态测试技术 |
| 6.3 高速磨床主轴的动态特性测试 |
| 6.4 高速磨床床身-工作台组合体动态特性测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 在学期间的成果及发表的学术论文清单 |
| 附录B 在学期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（6）机械结构参数相关性与串并联体系可靠性灵敏度设计与应用（论文提纲范文）
| 提要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 可靠性研究进展 |
| 1.3 可靠性灵敏度设计研究进展 |
| 1.4 稳健设计研究进展 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第二章 可靠性数学基础与基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数学基础 |
| 2.3 可靠性分析的基本理论 |
| 2.4 可靠性摄动分析方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 机械结构的可靠性灵敏度设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 正态分布参数的可靠性灵敏度设计 |
| 3.3 任意分布参数的可靠性灵敏度设计 |
| 3.4 汽车零部件可靠性灵敏度设计实例 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 多失效模式机械结构的可靠性灵敏度 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多失效模式机械结构的可靠性分析假设 |
| 4.3 正态分布参数串联结构体系的可靠性灵敏度 |
| 4.4 任意分布参数串联结构体系的可靠性灵敏度 |
| 4.5 正态分布参数并联结构体系的可靠性灵敏度 |
| 4.6 任意分布参数并联结构体系的可靠性灵敏度 |
| 4.7 悬臂起重机工字梁结构的可靠性灵敏度分析模型 |
| 4.8 悬臂起重机工字梁结构的可靠性灵敏度设计算例 |
| 4.9 本章小结 |
| 第五章 基于可靠性灵敏度分析的稳健设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于灵敏度的稳健设计 |
| 5.3 基于灵敏度的可靠性稳健设计附加目标函数 |
| 5.4 可靠性稳健优化设计 |
| 5.5 桥式起重机可靠性稳健优化设计 |
| 5.6 悬臂起重机工字梁结构的可靠性稳健优化设计 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的科研工作 |
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
（7）三轴机器人结构优化与控制系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究背景 |
| 1.1.3 研究目的和意义 |
| 1.2 工业机器人的发展历程 |
| 1.2.1 工业机器人的发展过程 |
| 1.2.2 国外工业机器人的发展过程 |
| 1.2.3 国内机器人的发展过程 |
| 1.3 工业机器人的组成结构 |
| 1.4 工业机器人的发展趋势 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 三轴机器人工艺分析和方案设计 |
| 2.1 三轴机器人基本参数的分析 |
| 2.1.1 三轴机器人基本参数分析 |
| 2.1.2 三轴机器人工艺分析 |
| 2.2 三轴机器人的运动轨迹分析 |
| 2.3 三轴机器人的设计流程 |
| 2.4 三轴机器人结构方案设计 |
| 2.4.1 三轴直角坐标机器人 |
| 2.4.2 旋转三轴机器人 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 三轴机器人有限元分析 |
| 3.1 机座结构设计 |
| 3.1.1 机座结构方案的分析 |
| 3.1.2 三轴机器人底座结构设计 |
| 3.2 Z轴结构设计 |
| 3.3 伸出轴结构设计 |
| 3.3.1 伸出轴的原理分析 |
| 3.3.2 伸出轴的组成结构 |
| 3.4 有限元法的基本理论 |
| 3.4.1 结构离散化 |
| 3.4.2 单元的力学分析 |
| 3.4.3 整体结构分析 |
| 3.5 三轴机器人连接座结构有限分析 |
| 3.5.1 三轴机器人连接座有限元模型的建立 |
| 3.5.2 三轴机器人连接座静力学计算 |
| 3.6 三轴机器人连接座模态分析 |
| 3.6.1 连接座单元模态理论分析 |
| 3.6.2 连接座模态分析模型的建立 |
| 3.6.3 模态分析结果 |
| 3.7 优化设计数学模型的建立 |
| 3.7.1 优化设计数学模型 |
| 3.7.2 优化设计数学模型三要素 |
| 3.7.3 结构优化设计的步骤 |
| 3.7.4 三轴机器人连接座优化设计 |
| 3.7.5 连接座求解结果分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 三轴机器人旋转机构运动学分析 |
| 4.1 旋转机构运动学和动力学的理论分析 |
| 4.1.1 旋转机构运动学理论分析 |
| 4.1.2 旋转机构动力学理论分析 |
| 4.2 旋转机构的运动模型分析 |
| 4.2.1 旋转机构运动学方程的建立 |
| 4.2.2 旋转机构动态静力学分析 |
| 4.3 旋转机构的优化设计 |
| 4.3.1 旋转机构设计变量的确定 |
| 4.3.2 旋转机构目标函数的建立 |
| 4.3.3 旋转机构约束条件的确定 |
| 4.3.4 旋转机构优化结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 三轴机器人控制分析与实验研究 |
| 5.1 三轴机器人控制电路分析 |
| 5.1.1 三轴控制原理分析 |
| 5.1.2 驱动电路设计 |
| 5.2 三轴机器人控制系统分析 |
| 5.3 三轴机器人的装配和调试 |
| 5.3.1 三轴机器人的装配 |
| 5.3.2 三轴机器人的调试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）发动机平衡轴壳体结构分析及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及背景 |
| 1.2 平衡轴总成结构介绍 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国内研究现状 |
| 1.3.2 国外研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 平衡轴总成模态分析 |
| 2.1 模态分析理论 |
| 2.1.1 模态分析理论基础 |
| 2.1.2 解析模态分析求解方程 |
| 2.1.3 有限元模态分析步骤 |
| 2.2 平衡轴总成模态分析 |
| 2.2.1 平衡轴总成几何建模 |
| 2.2.2 平衡轴总成有限元模型建立 |
| 2.2.3 平衡轴总成模态计算与分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 平衡轴壳体强度分析 |
| 3.1 强度分析理论 |
| 3.1.1 强度分析理论基础 |
| 3.1.2 有限元强度分析步骤 |
| 3.2 平衡轴总成多刚体动力学分析 |
| 3.2.1 多刚体动力学分析理论基础 |
| 3.2.2 平衡轴总成多刚体动力学建模与参数设置 |
| 3.2.3 平衡轴总成多刚体动力学分析结果 |
| 3.3 平衡轴壳体强度分析 |
| 3.3.1 平衡轴壳体有限元模型建立 |
| 3.3.2 平衡轴壳体强度分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 平衡轴壳体疲劳分析 |
| 4.1 疲劳分析理论 |
| 4.1.1 疲劳分析理论基础 |
| 4.1.2 疲劳分析方法 |
| 4.1.3 材料疲劳抗力曲线(S-N曲线) |
| 4.1.4 疲劳累计损伤理论 |
| 4.2 疲劳分析参数设定 |
| 4.2.1 平衡轴壳体S-N曲线的获取 |
| 4.2.2 疲劳载荷谱的获取 |
| 4.3 平衡轴壳体疲劳分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 平衡轴壳体结构优化 |
| 5.1 结构优化分析理论 |
| 5.2 多目标优化算法 |
| 5.2.1 多目标优化算法相关概念 |
| 5.2.2 多目标优化算法理论基础 |
| 5.2.3 NSGA-Ⅱ算法理论基础 |
| 5.2.4 NSGA-Ⅱ算法流程 |
| 5.3 优化模型的建立 |
| 5.3.1 初步选定优化参数 |
| 5.3.2 筛选设计变量 |
| 5.3.3 建立壳体结构优化模型 |
| 5.4 平衡轴壳体结构优化 |
| 5.4.1 设计点处理 |
| 5.4.2 寻求最优设计点 |
| 5.4.3 优化结果验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
（9）复杂机械结构拓扑优化若干问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.1.1 机械结构设计领域的发展趋势 |
| 1.1.2 机械结构设计中的拓扑优化 |
| 1.2 结构拓扑优化研究进展 |
| 1.2.1 结构拓扑优化的插值建模方法 |
| 1.2.2 拓扑优化问题的数值求解算法 |
| 1.2.3 拓扑优化中数值不稳定性问题的解决方法 |
| 1.2.4 拓扑优化的应用研究 |
| 1.3 本课题的来源、研究目的与意义 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 2 结构拓扑优化的数学表述 |
| 2.1 拓扑优化问题的插值模型 |
| 2.1.1 结构拓扑优化插值理论概述 |
| 2.1.2 均匀化理论及插值方法 |
| 2.1.3 基于均匀化理论的结构拓扑优化 |
| 2.1.4 密度法材料插值模型 |
| 2.1.5 基于SIMP理论的结构拓扑优化 |
| 2.2 拓扑优化问题的求解算法 |
| 2.2.1 优化算法概述 |
| 2.2.2 优化准则算法 |
| 2.2.3 序列二次规划算法 |
| 2.3 数值不稳定性问题处理 |
| 2.3.1 棋盘格式问题与解决方法 |
| 2.3.2 网格依赖性问题与解决方法 |
| 2.3.3 灰度问题与解决方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 三维结构静刚度拓扑优化 |
| 3.1 优化模型的数学表述推导 |
| 3.1.1 几何约束 |
| 3.1.2 应力约束 |
| 3.1.3 三维静刚度拓扑优化问题建模 |
| 3.2 优化问题的解答 |
| 3.3 拓扑设计验证 |
| 3.3.1 载荷及边界约束 |
| 3.3.2 三维结构拓扑设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 三维结构动刚度拓扑优化 |
| 4.1 动力学问题的有限单元法 |
| 4.1.1 运动方程的正则变换 |
| 4.1.2 单自由度系统振动方程的求解 |
| 4.1.3 无限多自由度系统的振型叠加法 |
| 4.2 机翼的空气动力特性 |
| 4.2.1 飞机的气动特性 |
| 4.2.2 机翼的外形参数 |
| 4.2.3 机翼的升力和阻力 |
| 4.2.4 机翼的三元效应 |
| 4.3 优化模型的数学表述 |
| 4.4 优化问题的解答 |
| 4.5 机翼拓扑设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 三维柔性结构拓扑优化 |
| 5.1 优化初值曲线的数学表述推导 |
| 5.1.1 设计域的曲线曲面造型表述 |
| 5.1.2 规则设计域的拓扑曲线描述推导 |
| 5.1.3 非规则设计域的拓扑曲线描述推导 |
| 5.2 优化模型的数学表述 |
| 5.3 优化问题的解答 |
| 5.4 三维柔性微夹钳拓扑优化设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 进一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 论文创新点摘要 |
| 致谢 |
（10）考虑区间和概率不确定性的机械结构优化设计（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1. 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 概率不确定性优化设计 |
| 1.2.2 非概率不确定性优化设计 |
| 1.2.3 混合不确定性优化设计 |
| 1.3 研究意义与研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 2. 考虑区间和概率不确定性的机械结构优化设计基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 区间数学基础理论 |
| 2.2.1 区间数的基本概念 |
| 2.2.2 区间序关系与区间可能度 |
| 2.3 机械结构稳健性和可靠性指标的数学描述 |
| 2.3.1 基于区间模型的结构稳健性和可靠性指标 |
| 2.3.2 基于概率模型的结构可靠性指标 |
| 2.3.3 基于概率-区间混合模型的结构可靠性指标 |
| 2.4 预测机械结构性能指标的近似模型 |
| 2.4.1 多项式响应面模型 |
| 2.4.2 Kriging近似模型 |
| 2.4.3 两种近似模型的比较 |
| 2.5 本章小结 |
| 3. 基于区间约束违反矢量的机械结构稳健性设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于区间的机械结构稳健性设计模型 |
| 3.3 区间约束违反矢量的定义和计算公式 |
| 3.4 基于区间约束违反矢量的优于关系准则 |
| 3.5 机械结构稳健性设计区间模型的直接求解 |
| 3.6 测试算例 |
| 3.7 在高速压力机上横梁稳健性设计中的应用 |
| 3.7.1 高速压力机上横梁稳健设计的区间模型 |
| 3.7.2 上横梁性能指标值的Kriging预测模型构建 |
| 3.7.3 稳健性设计结果及与现有方法所得结果的对比分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 4. 基于区间可靠性违反度的机械结构性能优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于区间的机械结构可靠性设计模型 |
| 4.3 基于图表法的区间可靠度统一计算公式 |
| 4.4 区间可靠性违反度的定义和计算公式 |
| 4.5 机械结构区间可靠性设计模型的直接求解 |
| 4.6 测试算例 |
| 4.7 在高速压力机上横梁可靠性设计中的应用 |
| 4.7.1 压力机上横梁可靠性设计区间模型构建 |
| 4.7.2 上横梁可靠性设计区间模型的直接求解 |
| 4.7.3 可靠性设计结果及其与现有方法所得结果的对比分析 |
| 4.8 本章小结 |
| 5. 基于概率-区间混合模型的机械结构可靠性设计优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于概率-区间的机械结构可靠性设计建模 |
| 5.3 机械结构可靠性设计概率-区间混合模型的求解 |
| 5.4 在高速压力机滑块机构可靠性设计中的应用 |
| 5.4.1 基于概率-区间的滑块机构可靠性设计模型 |
| 5.4.2 滑块机构性能指标的多项式响应面模型构建 |
| 5.4.3 滑块机构可靠性设计概率-区间模型的求解及结果分析讨论 |
| 5.5 在高速压力机底座可靠性设计中的应用 |
| 5.5.1 基于概率-区间的底座可靠性设计模型 |
| 5.5.2 底座性能指标的多项式响应面模型构建 |
| 5.5.3 底座可靠性设计概率-区间模型的求解及结果分析讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 6. 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
四、机械结构优化设计简述（论文参考文献）
- [1]基于双层更新Kriging模型的机械结构动态特性稳健优化设计[J]. 李小刚,程锦,刘振宇,吴震宇. 机械工程学报, 2014(03)
- [2]机械结构可靠性稳健设计若干关键问题的研究[D]. 贺向东. 吉林大学, 2005(06)
- [3]基于CAD/CAE快速响应的机械结构GBESO法拓扑优化及模型重构研究[D]. 吴淑芳. 中北大学, 2014(07)
- [4]基于随机有限元法的深孔机床基础件的结构优化[D]. 武小惟. 中北大学, 2020
- [5]高速磨床动态特性及结构优化设计研究[D]. 陈桂平. 湖南大学, 2018(01)
- [6]机械结构参数相关性与串并联体系可靠性灵敏度设计与应用[D]. 袁涛. 吉林大学, 2007(03)
- [7]三轴机器人结构优化与控制系统设计[D]. 王新宇. 吉林大学, 2019(03)
- [8]发动机平衡轴壳体结构分析及优化[D]. 祝慧敏. 沈阳工业大学, 2020(01)
- [9]复杂机械结构拓扑优化若干问题研究[D]. 杨姝. 大连理工大学, 2007(05)
- [10]考虑区间和概率不确定性的机械结构优化设计[D]. 唐明扬. 浙江大学, 2017(06)