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優(yōu)化設(shè)計(jì)是將產(chǎn)品或零部件設(shè)計(jì)問(wèn)題的物理模型轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型理論，采用適當(dāng)?shù)膬?yōu)化設(shè)計(jì)方法，并借助于計(jì)算機(jī)和應(yīng)用軟件求解數(shù)學(xué)模型，從而得出最佳設(shè)計(jì)方案的一種先進(jìn)設(shè)計(jì)方案。有限元分析也同樣被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，采用這種方法對(duì)于任意復(fù)雜工程問(wèn)題，都可以通過(guò)它們的響應(yīng)進(jìn)行分析。隨著三維有限元分析技術(shù)的發(fā)展，最優(yōu)化技術(shù)與有限元法結(jié)合產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)會(huì)運(yùn)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)階段。優(yōu)化模型的三個(gè)要素即設(shè)計(jì)變量、目標(biāo)函數(shù)和約束條件，它們可根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求而不同。設(shè)計(jì)變量可能是某個(gè)單元特性的幾何參數(shù)（如截面尺寸、長(zhǎng)度、面積、厚度慣性矩等），也可能是結(jié)總體的幾何參數(shù)或彈性模量等。
目標(biāo)函數(shù)通常是設(shè)計(jì)中最重要的特征，如結(jié)構(gòu)質(zhì)量、體積、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等。約束條件可能是設(shè)計(jì)變量的變化范圍或變化關(guān)系，也可能是結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)性能要求，如變形、應(yīng)力、固有頻率等。優(yōu)化問(wèn)題本質(zhì)上是數(shù)學(xué)規(guī)劃問(wèn)題，而優(yōu)化分析過(guò)程則是一系列分析修改的過(guò)程，這一過(guò)程可重復(fù)直到所有條件滿足設(shè)計(jì)要求。
經(jīng)編機(jī)是一個(gè)復(fù)雜的多桿機(jī)構(gòu)設(shè)備，零件數(shù)量多，本研究的經(jīng)編機(jī)是六連桿機(jī)構(gòu)機(jī)器，擺動(dòng)臂是該機(jī)構(gòu)中一個(gè)重要零件，在該設(shè)備中24根類(lèi)似結(jié)構(gòu)的零件，該零件的尺寸合理與否直接影響設(shè)備的運(yùn)行速度與振動(dòng)噪音，因此需對(duì)此零件進(jìn)行機(jī)構(gòu)優(yōu)化。國(guó)內(nèi)外對(duì)經(jīng)編機(jī)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析以及經(jīng)機(jī)成圈運(yùn)動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)較多，但已有的研究中都未涉及經(jīng)編機(jī)擺動(dòng)臂的有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)。
（1）對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，包括尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化和幾何拓?fù)溥M(jìn)行優(yōu)化。
（2）從不合理的設(shè)計(jì)方案中產(chǎn)生出優(yōu)化、合理的設(shè)計(jì)方案，包括靜力響應(yīng)優(yōu)化、正則模態(tài)優(yōu)化、屈曲響應(yīng)優(yōu)化和其它動(dòng)力響應(yīng)設(shè)計(jì)優(yōu)化等。
（3）進(jìn)行模型匹配，產(chǎn)生相似的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。
（4）對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，還能夠保證分析的模型與試驗(yàn)結(jié)果相關(guān)聯(lián)。
（5）靈敏度分析，求解設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)變量的靈敏度大小。
結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供拓?fù)鋬?yōu)化、形貌優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化以及自由尺寸和自由形狀優(yōu)化，這些方法被廣泛用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程的各個(gè)階段。
（1）概念優(yōu)化設(shè)計(jì)。適用于產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段，采用拓?fù)洹⑿蚊埠妥杂沙叽鐑?yōu)化設(shè)計(jì)得到結(jié)構(gòu)的基本形狀。
（2）詳細(xì)設(shè)計(jì)優(yōu)化。適用于產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，在滿足產(chǎn)品性能的前提下采用尺寸、形狀和自由形狀優(yōu)化技術(shù)改進(jìn)結(jié)構(gòu)。
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