基于ABAQUS的滚筒药柜框架轻量化尺寸优化设计
基于ABAQUS的滚珠丝杠副综合测试平台的轻量化设计
ｆ ｌｅｄ．Ｔｈｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｎｅｗ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ ｏｆ ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ．
Ｋ ｅｙｗ ｏｒｄｓ： Ｔｅｓｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ ；Ｂａｌｌ ｓｃｒｅｗ； Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ｄｅｓｉｇｎ
工 作 台 为滚 珠 丝 杠 副 综 合 测 试 平 台配 重 的载 荷 结 构 ，作 为 滚 珠 丝 杠 副 与 底 座 的 连 接 件 。它 对 测 试 平 台 的稳定性 和负重能力有直接 的影响 。 目前工作 台 目前 主要 采 用 整 体 式 结 构 ．此 结 构 具 有 高 刚度 和 高 稳 定 性 特点 ，但 是这种结构 的安 全系数普遍偏高 。在满 足使 用要求 的前提下 对工作 台进行 轻量化 分析计算 ，具有 更要 的 意 义 ｔ Ｊ。 １ 工作 台结 构及特 点
边 界 条 件 ．可得 图 ３。
冈 ３ 有 限元分析模型
设置 通用分 析 步 ．对有 限 元模 型进 行静 力学分 析 分 析 结 果 如 图 ４和 图 ５所 示 。 可 以看 到 ：工 作 台 绝大部分 域的应力值在 ｌ ＭＰａ以下 。最大应力 现 在螺母套与连接板结合处 的上边缘 ，其 值仅为 ２．０９６ ＭＰａ，远 小 于 ４５钢 的 许 用 应 力 。绝 大 部 分 区域 位 移 值在 ｌ ｔｘｍ以内 。最大位移 出现在螺母套 以及连接板 的上边缘处 ，其值为 ０．９７８ ６ Ｉｘｍ。
ABAQUS在立辊孔型优化中的应用
技 术 中心
摘
杨
要
峰
Ａ ＡＵ Ｂ Ｑ Ｓ是一款强大 的非线性 有 限元软 件 ， 于在金 属的 塑形成形 方面 具有相 当大 的优 基 势。将其 应用于涟钢 ２ ５ ２ ０热轧板厂粗轧立辊孔 型的设计中 ， 得到 了粗轧立辊最佳孑 型方案 ， Ｌ 改
善 了 由 于 立 辊 孔 型 不 当造 成 的 边 部 “ 线 ” 陷 。 黑 缺
涟 钢 ２５ ２ ０热 轧板 厂在 轧制 冷轧 基板 时 ，
出现 了边部 “ 黑线 ” 的缺 陷 ， 成 酸 轧 后 切 边 造
分网 、 虚拟拓 扑 ） 还 提供 了一 种 特 殊 的 自下 ， 至 上六 面体 网 格划 分 技 术 ， 全 能适 用 长方 完 形 板带 的 网格划分 。还 可 以根 据 自己观 察 的 重 点选取 不 同 的部 位细 致划分 。
１ ２ ＡＢ ＱＵ ． Ａ Ｓ提 供 的弹塑 性法则
量增 加 ， 响 了成 材率 ， 过分 析后 得 出是 由 影 经
于边 部金 属 翻边后 叠 轧造 成 的。 出现此类 缺 陷 的原 因较 复 杂 ， 是 粗 轧立 辊 的孔 型 设 计 但 不 当 ， 造成 “ 线 ” 陷 的原 因之 一 。本 文 是 黑 缺
１ Ａ Ａ Ｕ 在孔型设计方面 的优势 ＢＱ Ｓ
１ １ ＡＢ ＱＵＳ在 塑 形变形 方面 的优 势 ． Ａ
当变 形体 或质点 中的最大 切应 力达 到某
一
定 值 时 ， 料就发 生屈 服 。或者说 ， 料处 材 材
于塑 性状 态 时 ， 最 大 切 应力 是 一 个 不 变 的 其 定值 ， 该定 值 只取 决 于 材 料在 变形 条 件 下 的
基于UG和Abaqus的产品快速设计和优化
基于UG和Abaqus的产品快速设计和优化作者：耿鲁来源：《中国新技术新产品》2019年第23期摘; 要：该文使用UG和Abaqus，以某产品机械结构设计为例，对产品模型进行设计、仿真和优化。
基于产品需求，通过UG实现产品模型的快速设计。
利用Abaqus对产品模型进行模态分析，识别试验中振动频率的共振点。
根据仿真结果，修正模型结构设计，满足产品需求。
通过UG和Abaqus的联合使用，对产品模型进行模型设计、仿真模拟、修正调整，满足了产品设计需求，提高了产品的设计效率和设计质量，为智能化生产制造提供有力支撑。
关键词：UG和Abaqus;机械结构设计;模拟仿真;智能化制造中图分类号：TH122; ; ; ; ; ; 文献标志码：A1 设计工作的基本流程UG是一套集CAD/CAM/CAE于一体的软件系统。
它提供了强大的实体建模技术，提供了高效能的曲面建构能力，能够完成最复杂的造型设计。
Abaqus被广泛认为是功能最强的有限元软件之一，可以分析复杂的固体力学、结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。
UG和Abaqus在产品设计中得到广泛使用，特别是在机械产品设计领域发挥了巨大的作用。
UG可以实现机械产品的概念化设计，缩短产品的设计时间，利用Abaqus可以对产品设计进行计算和分析，从而优化产品设计。
通过UG和Abaqus软件的结合使用，实现了产品机械结構的概念化设计和仿真分析的相互融合，快速迭代，优化了产品设计，缩短了产品设计时间，提高了设计效率和设计质量。
2 产品机械结构设计某产品的机械结构设计考虑的主要因素包括外形尺寸、安装要求、结构重量、通风散热、配线布线、强度刚度、外壳防护、电磁兼容、人机要求、加工工艺性等。
考虑产品主要组成部件液晶显示屏尺寸、电源电路板和接口电路板的固定方式等因素确定产品的外形尺寸。
显示屏和线路板是产品中发热量较大的部件，合理进行通风散热设计，产品显示屏采取紧贴机械结构内壁的散热方式，增大散热面积，加速散热。
基于Isight和ABAQUS软件的柔轮筒体应力与结构优化
基于Isight和ABAQUS软件的柔轮筒体应力与结构优化余金宝;范元勋【摘要】应用ABAQUS软件计算柔轮筒体在空载和负载条件下的最大应力,通过Isight软件生成试验矩阵.将各试验点的结构参数赋予控制程序,调用ABAQUS软件自动完成应力计算.利用Isight软件中的响应面模型,拟合样点与最大应力值的近似关系.根据拟合关系,利用多目标优化算法,以最大应力和最短筒长为设计目标,对柔轮筒体进行优化设计.【期刊名称】《机械制造》【年(卷),期】2018(056)011【总页数】4页(P60-63)【关键词】柔轮;简体;应力;结构;软件;优化【作者】余金宝;范元勋【作者单位】南京理工大学机械工程学院南京210094;南京理工大学机械工程学院南京210094【正文语种】中文【中图分类】TH1231 研究背景谐波齿轮传动技术始于1955年，由美国学者Musser提出，主要应用于航天和机器人等高精密机械传动场合，现在也被应用于某些军事装备和农业器械中。
随着航天和机器人技术的飞速发展，对谐波传动体积小、质量轻、承载能力大等性能的要求更高［1］。
柔轮作为谐波传动最重要的部件，其体积和强度直接决定着谐波传动的工作情况［2］，因此进行柔轮应力和结构的优化设计，对提高谐波传动的性能有着重要意义。
笔者通过ABAQUS软件进行柔轮负载和空载状态下的应力计算，然后运用Isight 软件对柔轮筒体应力和筒长进行优化，以获得既满足强度要求，又能减小体积的最佳结构参数。
2 柔轮筒体的应力计算2.1 有限元模型的建立一些对柔轮应力情况影响不大的结构参数可以相应简化或者略去，如齿圈前后端处的倒角、前沿长度及凸台处的螺栓孔等，齿圈部位转换成相应尺寸的齿圈壁厚［3］，齿圈壁厚δ1的计算式为：式中：δ为筒体壁厚。
简化后，柔轮的结构如图1所示，图1中的结构尺寸见表1。
▲图1 柔轮结构图根据表1中的尺寸，建立柔轮的三维模型。
柔轮的最大径向变形量为变形因子与模数的乘积，本例中变形因子取1，最大径向变形量为0.5 mm。
ABAQUS拓扑优化手册
ABAQUS拓扑优化分析手册/用户手册分析手册：13. Optimization Technique优化技术13.1结构优化：概述13.1.1概述ABAQUS结构优化是一个帮助用户精细化设计的迭代模块。
结构优化设计能够使得结构组件轻量化，并满足刚度和耐久性要求。
ABAQUS提供了两种优化方法一一拓扑优化和形状优化。
拓扑优化(Topology optimization )通过分析过程中不断修改最初模型中指定优化区域的单元材料性质，有效地从分析的模型中移走/增加单元而获得最优的设计目标。
形状优化(Shape optimization)则是在分析中对指定的优化区域不断移动表面节点从而达到减小局部应力集中的优化目标。
拓扑优化和形状优化均遵从一系列优化目标和约束。
最优化方法(Optimization )是一个通过自动化程序增加设计者在经验和直觉从而缩短研发过程的工具。
想要优化模型，必须知道如何去优化，仅仅说要减小应力或者增大特征值是不够，做优化必须有更专门的描述。
比方说，想要降低在两种不同载荷工况下的最大节点力，类似的还有，想要最大化前五阶特征值之和。
这种最优化的目标称之为目标函数(ObjectFun ction)。
另外，在优化过程中可以同时强制限定某些状态参量。
例如，可以指定某节点的位移不超过一定的数值。
这些强制性的指定措施叫做约束(Constraint )。
ABAQUS/CAE可以创建模型然后定义、配置和执行结构优化。
更多信息请参考用户手册第十八章。
13.1.2 术语(Terminology)设计区域(Design area):设计区域即模型需要优化的区域。
这个区域可以是整个模型，也可以是模型的一部分或者数部分。
一定的边界条件、载荷及人为约束下，拓扑优化通过增加/删除区域中单元的材料达到最优化设计，而形状优化通过移动区域内节点来达到优化的目的。
设计变量(Design variables):设计变量即优化设计中需要改变的参数。
基于ABAQUS及modeFRONTIER的多目标优化方法
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ・ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ（ Ｍ Ｏ Ｏ Ｄ） ｉ ｎ ｖ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ，ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｒ ｅ ｐ ｅ ａ ｔ ｅ ｄ ｌ ｙ ｉ ｓ ｎ ｅ ｅ ｄ ｅ ｄ ｔ ｏ ｓ ａ ｔ ｉ ｓ ｆ ｙ ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ － ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｉ ｓ
ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ — ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗ ａ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ．Ａ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ， ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ
ｍａ ｋ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｗｏ ｒ ｋ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ． Ｔｏ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ，ａ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｍａ ｄ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ
基于abaqus二次开发的钢筋混凝土框架结构弹塑性分析
声 明
本人声研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其它学位 而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡
沈阳建筑大学 硕士学位论文 基于ABAQUS二次开发的钢筋混凝土框架结构弹塑性分析 姓名：潘天林 申请学位级别：硕士 专业：结构工程 指导教师：王强；刘明
2010-01
硕士研究生学位论文
摘要
I
摘要
我国是世界上地震灾害最为严重的国家之一，有地震发生区域广阔而分散、地震强度 高、震源浅、发生频繁等特点。如何抵御地震、减小地震带来的损失更是地震工作者继续 解决的难题。目前我国城市建设的不断发展，出现了越来越多的复杂高层建筑结构，超出 了现行规范的要求。对于那些超限结构，需要对其进行结构的非线性动力时程分析研究， 来预测强震作用下结构的反应和受力情况。这样可以在很大程度上预现结构在将来所遭受 地震灾害时的破坏情况，调整结构的设计方案或加固方法，减少人民生命财产的损失。
弹塑性时程分析方法已发展有半个世纪，然而，由于结构材料弹塑性本构关系和弹塑 性计算的复杂性、人们对弹塑性性能的了解和掌握还不充分及计算工具的限制等原因，使 得弹塑性时程分析方法仍处于研究阶段，在工程上仍处于较低水平。本文依托大型有限元 软件二次开发平台，编写混凝土与钢筋的本构关系程序，并使之与 ABAQUS 软件成功连 接。进行一些算例分析与研究，具体工作如下：
关键词：动力时程分析；ＡＢＡＱＵＳ；本构关系；纤维模型；二次开发
硕士研究生学位论文
基于ABAQUS反旋对接弹性滚子的动力学分析_卢黎明_秦豫江_蔡颖
动状态吻合，质心轴向不偏移，反向对接弹性滚子在运动过程中只是左右两端会产生轴向伸缩，但伸缩量
非常小。
2.3 反旋对接弹性滚子对接面的应力分析
反旋对接弹性滚子由于形如左旋弹性空心滚子和右旋弹性空心滚子对接而成的对接结构，决定了左
右不同旋向的滚子在沿同一方向滚动时，必将在对接面上产生垂直该面的拉力或压力，该力必将对结合部
用右手判断，即四指弯曲的方向为滚子绕自身轴心运动的回转方向，大拇指的指向即为滚子的轴向运动方
向，左旋螺旋弹性滚子可相应通过左手判断得出结论，由图 3 可看出右旋螺旋弹性滚子产生的轴向位移量
较大，每 1 000 mm 产生了大约偏移 0.75 mm。由此可见，在滚子质心轴向位移方面，反旋对接弹性滚子比
名称
数据
滚子直径 D/mm
25
滚子内径 d/mm
12.5
滚子长度 l/mm
120
68 840 N 的载荷，本文取滚子最大需承受 75 000 N 的
滚子节距 h/mm
15.1
载荷进行分析。
运用 ABAQUS 分别对普通圆柱滚子、螺旋弹性滚子（左、右旋向）、对接双向螺旋弹性滚子在上下板中
的运动情况进行分析（下板沿 x 轴正向移动，视图为从-x 方向到+x 方向，定义对接双向螺旋弹性滚子的左
因此，对螺旋弹性滚子进行改进，提出了一种反旋对接弹性滚子。但这种新型滚子的性能，特别是其运动
和承载性能如何？有待理论和试验上进一步研究，以便确定滚子的结构和参数。
1.2 反旋对接弹性滚子的设计原理
反旋对接弹性滚子的结构为两端螺旋方向相 反的空心圆柱滚子，中部有一处两螺旋槽交叉点，
滑块 外圈
形如由左旋弹性空心滚子和右旋弹性空心滚子对
基于Abaqus的散热器支架轻量化设计与优化
Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｏｐｔ ｉｍ ｉｚａｔ ｉｏｎ ｏｆ ｒａｄｉａｔｏｒ ｂｒａｃｋｅｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ａｂａｑｕｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ａ ｎｅｗ ｅｎｅｒｇｙ ｂｕｓ ｒａｄｉａｔｏｒ ｂｒａｃｋｅｔ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ，ｉｔ ｕｓｅｓ Ｐｒｏ／Ｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ
《客车技术》ＫＥＣＨＥＪＩＳＨＵ ２０１８．１． 园
图 １ 冷 却 系统 二 维 模 型
设 计 ．计 算 ．研 究
ｌ｛ｖｐｅｒＭｃｓｈ软 件 ｑ１导¨１，许将 发ＪＮＩ 义件 入 Ａｌ，ａ Ｊｓ 软件 中进 行边 界条件 没 ｆ１ｌ求 ， 限元 分析 的边 界 条件包括 约 束条件 和受 力 条什 掂 实 际装 乍情况 对 敞热 器 支架两端 及 架连 －Ｉ妄处安装 孔进 行 充 约 ， 许在散 热 器 支 架 【 阳孔 ｒ 处 等 效 『Ｊｌ】载 白 与水平 绒 衙 ，散 热 器 支架 仃 已分析模 如 陶 ４所 示 。通 过 计算 ，散热器 支架 Ｊ 一Ｉ１７６ Ｎ．每个孔 力 为－５８８ Ｎ；水平 力 为一９４０．８ Ｎ，ｊ江个孔 力为一４７０．４ Ｎ ．
能提高企业的经济效益 ，并降低生产成本 。 本文利用 Ａｂａｑｕｓ软件对散热器支架进行有限元
分析 ，得到其应力及位移分布云图，并基 于仿真结果 对散热器支架结构进行优化 ，有效地减轻 了散热器支 架 的重 量 ，实现轻 量 化设计 。
１ 散 热器支架三维模型 的建 立
发动机冷却系统主要由散热器、发动机、进排气钢 管 、进出水钢管、膨胀水箱、散热器支架等组成。利用 Ｐｒｏ／Ｅ 软件对发动机冷却系统进行建模 ，为提高模型计算效率 ， 将散热器支 架漠型进行提取和简化处理 。简化方法为定 义连接支架与托架为一整体 ，并认为支架与加强筋 的 焊接强度与母材强度相等 ，整体建模［８１。冷却系统二维 模型如图 １所示 、散热器支架三维模型如 图 ２所示 。
基于ABAQUS-Python二次开发的滚筒柜框架参数化建模与谐响应分析
d o i :10.3963/j .i s s n .1674-6066.2018.01.015基于A B A Q U S -P y t h o n 二次开发的滚筒柜框架参数化建模与谐响应分析宋 涛,马成功,王 贺,洪 诚(中建材轻工业自动化研究所有限公司,杭州310015)摘 要: 为解决滚筒柜在运行使用过程中框架存在的轻微摆振问题,将滚筒柜框架模型参数化,使用A B A Q U S -P yt h o n 二次开发,对框架参数化建模并进行谐响应分析㊂该方法不仅提高了分析计算的效率,减少重复建模的时间,而且为设计人员提供了一个方便实用的设计分析平台,减少设计周期㊂同时也为后续多型号设备的设计和优化改进提供了一个参考途径㊂关键词: 滚筒柜框架; A B A Q U S -P y t h o n ; 二次开发; 参数化建模; 谐响应分析P a r a m e t r i cM o d e l i n g a n dH a r m o n i cR e s p o n s eA n a l y s i s o fD r u m C h e s t F r a m eB a s e do nA B A Q U S -P y t h o nS e c o n d a r y D e v e l o pm e n t S O N GT a o ,MAC h e n g -g o n g ,WA N G H e ,H O N GC h e n g(C h i n aN a t i o n a l B u i l d i n g M a t e r i a l L i g h t I n d u s t r y A u t o m a t i o nR e s e a r c h I n s t i t u t eC o ,L t d ,H a n g z h o u310015,C h i n a )A b s t r a c t : T o s o l v e t h e s l i g h t s h i mm y o f d r u mc h e s t f r a m e d u r i n g o p e r a t i n g ,t h i s a r t i c l e p r e s e n t s p a r a m e t r i cm o d e l -i n g a n dh a r m o n i c r e s p o n s e a n a l y s i sb a s e do nd r u mc h e s t f r a m em o d e l i n g a n d s e c o n d a r y d e v e l o p m e n t o fA B A Q U S -P y -t h o n .T h eu s e o f s u c hs o l u t i o n c a nn o t o n l y r e d u c e t h e t i m e o f r e p e a t e dm o d e l i n g t h r o u g h i m p r o v i n g e f f i c i e n c y o f a n a -l y t i c a l c o m p u t a t i o n ,b u t a l s o s h o r t e nd e s i g n c y c l eb yp r o v i d i n g c o n v e n i e n t a n d p r a c t i c a l d e s i g n a n d a n a l y s i s p l a t f o r mt o d e s i g n e r .I na d d i t i o n ,i t a l s oo f f e r s a r e f e r e n c e t o t h e d e s i g na n do p t i m i z a t i o no f s u b s e q u e n tm u l t i -t y p e e q u i p m e n t s .K e y wo r d s : d r u mc h e s t f r a m e ; A B A Q U S -P y t h o n ; s e c o n d a r y d e v e l o p m e n t ; p a r a m e t r i cm o d e l i n g ; h a r m o n i c r e s p o n s e a n a l y s i s 收稿日期:2018-01-12.作者简介:宋 涛(1991-),硕士.E -m a i l :505710995@q q.c om 随着现在仓库对物品管理与存取要求的不断提高,开发了一种能满足仓储物流较高效管理与存取的滚筒柜设备[1]㊂目前,滚筒柜已应用在医院药房的药品仓储管理,如图1所示,在一定程度上提高了医药人员的工作效率,减轻了工作负担[2]㊂作为一个新开发的产品,该设备在样机研制时存在一些需要完善优化的问题[3,4]㊂滚筒柜框架在运行时存在轻微的摆振现象,可能存在滚筒柜工作频率与固有频率相近而产生共振的因素,为了保证其使用寿命,提高滚筒柜的工作性能,有必要对其框架进行谐响应分析,并通过改变框架结构的布局从而改变产生共振的某阶模态,避免共振给设备带来的损害[5,6]㊂对于A B A Q U S 的二次开发主要是基于P y t h o n 语言实现,对于复杂模型需要重复建模分析㊁多零件设备重复多次操作和参数化分析问题可以大大提高分析处理的效率㊂秦宇[7]等在研究机床切削问题时,对切削参数进行研究完成了整套的前后处理流程;王家林[8]等建立变截面箱型桥梁参数化模型,使用P y t h o n 语言以及A F X G U IT o o l k i t 工具包开发了建模仿真平台,有效的提高了模型前处理的效率;张建[9]等对格莱圈的密封性进行研究,开发了一个集参数化建模㊁分析计算㊁结果提取的专用模块,得到理想的分析结果㊂该文使用P yt h o n 对A B A Q U S 二次开发,完成滚筒柜框架件的参数化建模㊁16建材世界 2018年 第39卷 第1期模态提取㊁谐响应分析以及结果数据提取等工作,查找出样机在工作中轻微摆振的原因,有效降低了多次重复建模的时间浪费,为后续进一步分析提供研究平台㊂1 模型简化与参数化滚筒柜框架主要由矩管型材焊接而成,假设框架各零件间焊接良好,焊缝高度分布均匀,并光滑打磨;假设各螺栓紧固件连接良好,无松动现象㊂滚筒柜由两个双独立单元组成,故只需研究其中一个单元㊂滚筒柜框架通过内部矩管的位置分布,支撑内部结构的正常工作㊂根据框架件的设计要求,外框的长㊁宽为固定尺寸,并且一个单元的框架设计为中心对称,因此只需将一侧的内部矩管位置关系参数化即可㊂以框架一侧上部拐角点为原点o ,水平方向为x 轴,竖直方向为y 轴建立平面坐标系㊂定义y 向矩管长度参数分别为Y 1㊁Y 2㊁Y 3㊁Y 4㊁Y 5㊁Z 1;x 方向矩管位置参数分别为X 11㊁X 12㊁X 21㊁X 22㊁X 23㊁X 24㊁X 31㊁X 32;弹性模量E ㊁泊松比μ㊁密度ρ㊁模态提取阶数N ㊁激励F ㊁扫频上下界f 1和f 2㊁节点数n ㊁网格密度m ㊂2 二次开发与用户界面2.1 参数化用户界面设计用户通过脚本接口对A B A Q U S /C A E 上所有功能操作,完成二次开发㊂包括模型㊁材料㊁边界条件等前处理的创建修改,计算任务的提交以及结果文件后处理㊂在实现交互的过程中,可以通过图形用户界面(G U I )㊁命令行接口(C L I )和脚本(S c r i p t )执行㊂该文使用G U I 创建用户界面,运用A B A Q U S 自带的R S G 对话框构造器,实现用户对框架模型结构参数㊁材料属性㊁分析参数的输入以及与内核程序的对接㊂2.2二次开发程序设计使用P y t h o n 对A B A Q U S 二次开发,编写内核程序,根据用户界面传递来的参数,在A B A Q U S 中建立模型㊁赋予材料属性㊁完成装配㊁划分网格㊁谐响应分析步㊁定义边界条件㊁提交计算以及结果文件的处理等整套的框架件有限元谐响应分析过程㊂通过修改框架模型的参数改变框架结构的分布,得到需要的模型;调节材料的参数为模型赋予不同性质的属性;通过点选选择按钮确定是否进行计算分析和结果提取,如图2所示㊂调用参数输入函数完成建模等前处理:f r o ma b a q u s i m p o r t*f r o ma b a q u s C o n s t a n t s i m p o r t*f r o mc a e M o d u l e s i m p o r t*f r o md r i v e r U t i l s i m p o r t e x e c u t e O n C a e S t a r t u p e x e c u t e O n C a e S t a r t u p()d e f c r e a t i o n f u n c t i o n p a r a m (y 1,y 2,y 3,y 4,y 5,x 11,x 12,x 21,x 22,x 23,x 24,x 31,x 32,z 1,E ,p o s o n g,r o u ,N ,F ,f 1,f 2,m ,n ,e x c h ,): 添加分析步切换选择按钮,用于选择模态分析或谐响应分析:i f s t r (e x c h )=='T r u e ':m d b .m o d e l s ['M o d e l -1'].F r e q u e n c y S t e p (n a m e ='S t e p -1',p r e v i o u s ='I n i t i a l ', n u m E i g e n =s s )e l s e :m d b .m o d e l s ['M o d e l -1'].S t e a d y S t a t e D i r e c t S t e p (n a m e ='S t e p -1',p r e v i o u s ='I n i t i a l ',f r e q u e n c y R a n ge =((f 1,f 2,n ,1.0),))添加提交计算切换按钮,当所建立模型合适时,提交任务并等待计算完成:i f s t r (c c )=='T r u e ':26建材世界 2018年 第39卷 第1期m d b .J o b (n a m e ='k u a n g _1',m o d e l ='M o d e l -1',d e s c r i p t i o n ='',t y p e =A N A L Y S I S ,a t T i m e =N o n e ,w a i t -M i n u t e s =0,w a i t H o u r s=0,q u e u e=N o n e ,m e m o r y =90,m e m o r y U n i t s=P E R C E N T A G E ,g e t M e m o r y -F r o m A n a l y s i s =T r u e ,e x p l i c i t P r e c i s i o n =S I N G L E ,n o d a l O u t p u t P r e c i s i o n =S I N G L E ,e c h o P r i n t =O F F , m o d e l P r i n t =O F F ,c o n t a c t P r i n t =O F F ,h i s t o r y P r i n t =O F F ,u s e r S u b r o u t i n e ='',s c r a t c h ='',m u l t i -p r o c e s s i n g M o d e =D E F A U L T ,n u m C p u s =1)m d b .j o b s ['k u a n g _1'].s u b m i t ()m d b .j o b s ['k u a n g _1'].w a i t F o r C o m p l e t i o n ()整个分析流程直接输入所需参数完成整个前处理,大大节省了设计人员重复建模㊁验证模型㊁提取结果所需要的时间,缩短研发周期,提高了工作效率㊂3 模态与谐响应分析3.1 原样机模型谐响应分析框架内部柜体由链条带动回转,框架链轮轴受周期性冲击载荷㊂框架件在设备运转中发生共振取决于自身的模态和激振的频率㊂使用二次开发程序,首先以原样机的设计尺寸参数建模,未知框架频率分布范围,因此将模态分析的阶数范围增大,提取框架前20阶模态(N =36)㊂表1 滚筒柜框架模态阶数模态/H z 阶数模态/H z 阶数模态/H z 15.186853.48815110.20221.555953.48816116.34323.0241061.94217123.39426.6431184.20418125.03531.5431287.36719125.27632.7731393.66720129.70748.00414104.98 为确定框架的持续动力性能,确定是否因强迫振动引起框架的共振产生摆振现象㊂对于多自由度系统动力学方程为[10,11]M x ㊃㊃+C x ㊃+K x =F (t )式中,M ㊁C ㊁K 分别为系统质量矩阵㊁阻尼矩阵㊁刚度矩阵;F (t )为外载荷矩阵;x ㊃㊃㊁x ㊃㊁x 分别为加速度㊁速度㊁位移向量㊂为系统施加简谐激励F (t )=F 0s i n (ωt ),求解位移向量x ㊂根据表1数据,设置定义扫频上㊁下限f 1=0,f2=200H z ,采样点n =100,激励F 0=1500N ,进行谐响应分析㊂如图3所示,原样机的第一个峰值在32.32H z 处达到最大响应位移5.1ˑ10-3mm ,第二个峰值是在123.23H z 处,响应位移为4.3ˑ10-3mm ,对应机构第6㊁17阶模态㊂实际电机减速机输出到设备的频率为32.59H z ,与第5㊁6阶模态相近,故机构在运行时会发生轻微摆振现象的原因是减速机的输出频率与机构的第5㊁6阶模态共振;第17阶与机构工作频率相差较大,对机构影响不大不做分析㊂3.2 基于二次开发的谐响应分析实例根据原样机谐响应分析结果,为降低减速机输出端的频率与框架件共振的影响,改变框架的参数值获得合适的模态,使谐响应频率避开减速机的输出频率㊂为提高计算效率和结果的准确性,缩小扫频范围,增大相对节点密度,定义f 1=20H z ,f2=60H z ,n =40,提取2~7阶模态,选取六组不同参数模型比较结果,如表2所示㊂36建材世界 2018年 第39卷 第1期表2 六组模型2~7阶模态序号2阶3阶4阶5阶6阶7阶122.4324.2025.1433.4033.4749.35222.4924.3325.4532.8933.3849.07322.3224.2025.7132.1033.2748.04422.3424.3225.9331.6933.2947.65521.9423.8426.6430.6732.9046.94621.9323.8226.6730.7732.9746.95从图4可以看出,修改框架内部结构位置能较有效的改变其模态,并且不同参数的谐响应幅值不同㊂通过合理的选取参数值可以找到理想的框架模态值避免发生共振㊂由于框架参数较多,且参数取值范围较大,是一个很庞大的计算量㊂对于理想参数的获取,需要在此基础上做进一步的频率优化研究,该文为后续的研究提供了一个开发平台㊂4 结 语该文使用A B A Q U S -P yt h o n 二次开发对滚筒柜框架件进行研究,参数化框架零件模型,在A B A Q U S 中使用P y t h o n 语言对框架模型完成建模㊁定义材料属性㊁装配㊁边界条件㊁网格㊁计算和结果提取等前后处理工作,开发了G U I 界面与设计人员友好交互,提取框架件的模态并进行谐响应分析㊂确定了滚筒柜原样机在工作过程中的轻微摆振现象为减速机输出端与框架的第5㊁6阶固有频率共振造成㊂通过多组的对比计算实例,说明此分析方法能有效的减少设计人员的建模分析的时间,提高工作效率㊂此分析方法提供了一个开发平台,为后续深入研究提供了分析的工具和参考㊂参考文献[1] 宋 涛,张文清,洪 诚,等.基于L a bV I E W 软件的滚筒药柜传动系统的标准化设计程序[J ].建材世界,2017,38(1):76-79[2] 王 磊,张志强,张怀存.滚筒药柜传动部分运动不干涉分析与仿真[J ].机械传动,2013,37(3):97-100.[3] 宋 涛,程 云,王宇轩,等.滚筒药柜传动系统存取机导槽优化设计[J ].建材世界,2017,38(2):113-116.[4] 赵 贤,张志强,黄 民.基于R e c u r D yn 与S i m u l i n k 的控制仿真平台在滚筒药柜上的应用[J ].机电信息,2013(3):143-145.[5] 刘文光,颜 龙,郭隆清,等.基于谐响应的弹性悬臂梁裂纹识别分析[J ].失效分析与预防,2016,11(3):143-147,202.[6] 骆洪亮.轴向柱塞泵表面振动分布特性谐响应及瞬态响应分析[D ].秦皇岛:燕山大学,2014.[7] 秦 宇,陈良玉.A B A Q U S 前处理二次开发在切削过程参数化建模中的应用[J ].机床与液压,2017,45(13):139-142.[8] 王家林,李 平.A B A Q U S 箱型桥梁的G U I 二次开发[J ].重庆交通大学学报(自然科学版),2009,28(6):1000-1004,1024.[9] 张 建,熊庆辉,冀 宏,等.基于A b a qu s /C A E 的格莱圈参数化建模及密封性能分析[J ].液压气动与密封,2017,37(1):35-38.[10]S y b e r tAF ,H a m i l t o nDA.P r e d i c t i o n o fR a d i a t e dN o i s e f r o mE n g i n eC o m p o n e n t sU s i n g t h eB E Ma n d t h eR a y l e i g h I n t e -g r a l [J ].S o u n dV i b r a t i o n ,2004,1(4):345-364.[11]S h e n M H ,G r a d y JE .F r e eV i b r a t i o n s o fD e l a m i n a t e dB e a m s [J ].A I A AJ o u r n a 1,2012,30(5):1361-1370.46建材世界 2018年 第39卷 第1期。
基于ug和abaqus的产品快速设计和优化
- 17 -高 新 技 术 １ 设计工作的基本流程UG 是一套集CAD/CAM/CAE 于一体的软件系统。
它提供了强大的实体建模技术，提供了高效能的曲面建构能力，能够完成最复杂的造型设计。
A baqus 被广泛认为是功能最强的有限元软件之一，可以分析复杂的固体力学、结构力学系统，特别是能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。
UG 和A baqus 在产品设计中得到广泛使用，特别是在机械产品设计领域发挥了巨大的作用。
UG 可以实现机械产品的概念化设计，缩短产品的设计时间，利用A baqus 可以对产品设计进行计算和分析，从而优化产品设计。
通过UG 和A baqus 软件的结合使用，实现了产品机械结构的概念化设计和仿真分析的相互融合，快速迭代，优化了产品设计，缩短了产品设计时间，提高了设计效率和设计质量。
２ 产品机械结构设计某产品的机械结构设计考虑的主要因素包括外形尺寸、安装要求、结构重量、通风散热、配线布线、强度刚度、外壳防护、电磁兼容、人机要求、加工工艺性等。
考虑产品主要组成部件液晶显示屏尺寸、电源电路板和接口电路板的固定方式等因素确定产品的外形尺寸。
显示屏和线路板是产品中发热量较大的部件，合理进行通风散热设计，产品显示屏采取紧贴机械结构内壁的散热方式，增大散热面积，加速散热。
为降低电磁干扰，采取了全封闭的外壳设计，保证干扰电磁信号不容易进入产品内部。
机械结构的加工材料选取了反射损耗大的金属铝，可以有效地对低频电磁干扰进行屏蔽。
在金属与金属连接缝处没有喷涂漆塑，降低接触电阻，保证整体的导电性。
在机构架和外壳的连接处，设计了开槽，放置导电橡胶棒，保证了整体密封性和导电性。
结合电子元器件大小和电路板的尺寸，将电路板通过螺钉与产品机构架连接。
在接口电路板的位置确定的过程中要保证接口电路板上的插头和液晶显示屏上的插座准确对接。
显示器结构中的所有部件之间的连接采取螺钉固紧的方式。
在保证不影响产品性能和机械结构强度的前提下，对机械结构部件采取了减重措施。
Abaqus优化设计和敏感性分析高级教程
第12章
本章主要讲解应用Abaqus进行结构优化设计和敏感性分析。
目前的产品结构设计，大多靠经验，规划几种设计方案，结合CAE分析择优选取，但规划的设计方案并不一定是最优方案，故本章前半部分讲解优化设计中的拓扑优化和形状优化，并制定操作SOP，辅以工程实例详解。
12.1.3
形状优化主要用于产品外形仅需微调的情况，即进一步细化拓扑优化模型，采用的算法与基于条件的拓扑算法类似，也是在迭代循环中对指定零件表面的节点进行移动，重置既定区域的表面节点位置，直到此区域的应力为常数（应力均匀），达到减小局部应力的目的。比如图12-2所示的连杆，其进行形状优化，表面节点移动，应力集中降低。
下面详细介绍在不同优化情况下，可用或推荐使用的设计响应。
1、
针对基于条件的拓扑优化算法，只能使用应变能和体积作为设计响应。
1）应变能（Strain energy）：即每个单元应变能的总和，可以定义为结构柔度，其是结构整体柔韧性或刚度的一种度量。众所周知，柔度是刚度的倒数，最小化柔度意味着最大化全局刚度。
分析类型：通用优化算法支持线性、非线性静力和线性特征频率分析。两种算法均支持几何非线性、接触和大部分非线性材料。
目标函数和约束：通用优化算法可以使用一个目标函数和数个约束，这些约束可以全部是不等式限制条件，多种设计响应可以被定义为目标和约束，而基于条件的优化算法仅支持应变能作为目标函数，材料体积作为等式限制条件。
设计响应（Design responses）:导入优化程序用于优化分析的输入值称之为设计响应。
abaqus尺寸优化
Abaqus中优化有拓扑优化、形状优化和尺寸优化。
（本文尺寸优化只用于abaqus6.13版本以上（包括6.13版本），因为在6.13版本abaqus才加入尺寸优化这个模块）前两种优化目前可以参考江丙云的那本书书中对前两种优化讲的很详细。
而尺寸优化目前所有abaqus书籍中都没有写关于尺寸优化的内容，但是在6.13版本以上的abaqus官方英文帮助手册里有尺寸优化的相关理论，英文好的可以自学，很简单，在帮助手册中只有两个尺寸优化的例子，一个是控制臂，另一个是车门，如下面两张图所示，你们可以自己在帮助手册里找到这两个例子的inp文件，下载下来自己在abaqus中分析一下。
尺寸优化只对壳单元进行优化，而其他单元例如实体单元会被忽视掉不优化，尺寸优化就是变化壳单元的厚度。
下图是自带的两个例子图（1）控制臂图（2）车门下面是尺寸优化的流程1.创建尺寸优化job （即点击sizing optimization，各选项参数参考《Abaqus中Topology和Shape 优化指南》说明）2.创建设计响应（设计响应就是接下来的目标函数和约束条件需要用到的所有变量都需要在这里进行创建，这些创建好的设计响应全都是用于接下来的目标函数和约束条件）3创建目标函数（选择2中的某个响应作为目标函数，注意目标函数不是随意定的，是有限制的4.创建约束条件（选择2中的某些响应作为约束，同样不是所有对象都能作为约束，参考江丙云的书中优化模块）5.创建尺寸约束（这里是最重要的地方，thickness control 是用于定义优化区域的壳单元厚度变化范围，例如定义set-1集合的壳单元厚度为1-3mm，若模型中有多个优化区域就需要分别使用thickness control功能对不同优化区域定义壳的厚度；下面的那个cluster area 功能是让优化区域优化后厚度保持一致，例如例如对set-2区域定义cluster area ，假设它原先厚度为3mm，优化后厚度为1mm，那么整个set-,2区域优化后所有单元的厚度都是1mm，若不设置cluster area 则该区域的单元厚度是不相同的，可能有的单元1mm，有的单元是2mm或者其他厚度，而实际中我们都希望某块板的厚度优化后，厚度保持一致，这样好加工，所以这个功能的价值就体现在这里，这个功能非常重要。
基于ABAQUS的凸轮式抽筒子结构优化分析
基于ABAQUS的凸轮式抽筒子结构优化分析廖辉;姜黎明;王刚;任琳;魏松波【摘要】抽筒子是火炮进行抽筒的关键部件，其可靠性直接影响火炮的持续战斗力。
为降低抽筒子的应力峰值，利用ABAQUS软件的优化模块，对凸轮式抽筒子进行拓扑优化和形状优化，并将优化后的抽筒子导入ABAQUS中进行瞬态动力学仿真，对比优化前后抽筒子工作情况。
结果表明，经过两轮优化后，抽筒子最大应力下降了31.2%，变形增大了11.2%，质量减小了13.5%，最大抽筒速度下降了3.13%。
优化后模型的抽筒特性改变很小，抽筒子应力均下降到安全范围内，其工作可靠性有所提高，抽筒子的优化分析对类似结构设计有一定的参考价值。
%Breechblock extractors are the very important parts during the process of gun extrac-ting,its reliability has directly influence on the combat effectiveness of the gun.To reduce the peak stress of extractors,its topology and shape optimizations were carried out by use of the optimization module of ABAQUS software.For the sake of the validation and the optimization, the extractor was guided into the dynamics model.After two types of optimization,the peak stress of the extractor decreases by 3 1.2%,its deformation increases by 1 1.2%,its mass is re-duced by 1 3.5% and the maximum extraction speed decreases by 3.1 3%.As a result,the opti-mization improves the reliability of extractors and it has little effect on the extraction process. This research can provide the valuable references for the similar structural design.【期刊名称】《火炮发射与控制学报》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】5页(P53-57)【关键词】弹塑性力学;抽筒子;结构优化;有限元分析【作者】廖辉;姜黎明;王刚;任琳;魏松波【作者单位】中北大学机电工程学院，山西太原 030051;重庆长风机器有限责任公司，重庆 402264;中北大学机电工程学院，山西太原 030051;中北大学机电工程学院，山西太原 030051;中北大学机电工程学院，山西太原 030051【正文语种】中文【中图分类】E924凸轮式抽筒机构是指在开闩过程中，利用闩体定形槽迫使抽筒子转动进行抽壳的结构。
基于ABAQUS的结构可靠性优化技术
基于ABAQUS 的结构可靠性优化技术 ——基于可靠性的法兰结构优化及有限元分析摘要：在法兰设计中，常规设计方法粗糙且不完整，这无疑使设计过于保守而造成浪费。
本文以可靠性来保证法兰安全，扬弃了旧的安全系数的概念，运用概率统计和机械优化设计方法，对法兰进行了结构优化设计。
把1,,,,f h S p δδ作为随机变量，H S ，R S ，T S 作为约束条件，法兰质量作为目标函数，通过网格法寻优，在满足可靠度的基础上优化法兰尺寸，减少法兰质量。
最后通过有限元软件ABAQUS 对经优化后的法兰进行模拟，结果显示法兰性能满足要求，说明可靠性优化设计可行。
关键词：法兰，可靠性，优化，ABAQUS一． 前言化工设备的可拆连接型式很多，如:螺纹连接、承插式连接和法兰连接等，其中以装拆比较方便的法兰连接使用最普遍。
但是在法兰设计中，存在许多理论分析上的问题，关于这些问题的论述往往是粗糙且不完整的，设计者就对各种复杂问题作出许多简化假设，这无疑使设计过于保守而造成浪费。
将概率统计和优化原理应用于法兰设计，扬弃了旧的安全系数的概念，代之以建立在概率统计理论基础上的可靠性优化设计方法。
文献[1]利用机械可靠性优化设计原理，对船舶轴系法兰联接螺栓组的直径和螺栓数日进行优化设计，在保证联接可靠度的情况下，可有效减少轴系法联接尺寸。
现设计一对焊带颈法兰，通过机械可靠性优化设计，对其结构进行优化，并使用有限元软件ABAQUS 对该经优化后的法兰进行受力模拟，验证其可靠性。
设计条件如下：设计压力：1.0Mpa （均值）；设计温度：2500C ；法兰材料：20号钢，[]123f MPa σ=，[]95t f MPa σ=，242.5S Mpa = 螺栓材料：AY3，[]94b MPa σ=，[]74t b MPa σ=（螺栓个数为36）；连接尺寸：1000i D mm =，014mm δ=，'27b d mm =（螺栓直径尺寸）； 垫片：石棉橡胶垫片，3mm δ=，11.0y MPa =，m=2； 可靠性指标: 1230.99999R R R ===;二． 机械优化可靠性理论分析1.目标函数和设计变量法兰是和容器或管道直接相连的，其内径i D 及颈部小端有效厚度0δ一般等于容器或管道的内径和壁厚，故设为定值；螺栓孔直径b d ，螺栓个数、螺栓材料在常温下的许用应力[]b σ、焊接颈部高度h ，参照现行标准[2]确定；法兰外径可由法兰的公称压力、公称直径及螺栓规格查文献[2]得到。
基于ABAQUS的开卷机外支撑结构优化
第28卷第2期2011年2月机械设计JOURNAL OF MACHINE DESIGNVol．28No．2Feb．2011基于ABAQUS 的开卷机外支撑结构优化*高建，李轲（中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆400013）摘要：某型开卷机外支撑底板附近在生产实际中存在压溃现象。
为解决该问题，用有限元软件ABAQUS 对其进行静态结构分析，发现底板与侧板连接处存在应力集中，前隔板和侧板大部分材料Mises 应力小于40MPa 。
在此基础上，提出了改善应力集中的结构优化方案，及去除前隔板和在侧板上开孔的减重优化方案，最后采用试验设计法优选孔尺寸参数组合。
优化后开卷机外支撑的最大Mises 应力刚好达到许用应力，且质量减轻15%。
关键词：开卷机外支撑；结构优化；有限元分析；试验设计中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1001－2354（2011）02－0066－04开卷机是带钢成卷轧制和精整机组中的重要设备。
外支撑作为开卷机的辅助设备，直接影响着开卷机的工作稳定性和卷筒部分的寿命。
某型常用外支撑，因其具有结构简单，加工难度低等优点，已应用于多条带钢加工生产线。
最近，现场工作人员常反应该型外支撑底板附近存在压溃的现象。
为此，文中结合现场工作人员反应的情况，根据外支撑的实际工况，借助有限元软件ABAQUS 对该型外支撑进行了静态结构分析，准确确定发生应力集中的部位。
在此基础上，对应力集中部位进行结构改进，并做了必要减重优化。
随后，对优化后外支撑进行了跟踪记录，现场反应，优化后外支撑工作稳定，完全满足工作要求。
以下为优化设计该型外支撑的过程。
1外支撑基本结构该型外支撑的基本结构如图1所示。
根据实际工况，做必要简化，创建三维模型如图2所示。
图1开卷机外支撑结构简图图2外支撑有限元模型2有限元模型载荷：外支撑受竖直向下的钢卷重力载荷F 1=150kN ，开卷机工作时外支撑还受钢带斜向上拉载荷F 2=10kN ，2个载荷力的作用点都在卷筒中心（见图1），二者的载荷冲击系数均取1．1。
基于ABAQUS及modeFRONTIER的多目标优化方法
基于ABAQUS及modeFRONTIER的多目标优化方法魏心友;曾国辉;王卫军【摘要】在涉及有限元分析的多目标优化设计中,为满足多目标优化算法的数据需求,需要反复进行有限元分析计算,存在设计工作繁琐,效率低的问题,为解决这一问题,提出了一种将有限元分析方法和多目标优化方法进行集成的设计方法.该方法基于ABAQUS软件二次开发实现有限元分析,基于modeFRONTIER软件实现多目标优化和优化数据的后处理工作,将两者集成在同一个优化工作流中来完成多目标优化设计.采用该方法对支架结构进行多目标优化设计,结果表明该方法不但可行,而且可以大大简化优化设计工作步骤,实现了优化设计的自动化,提高了优化设计工作效率.该方法可实现涉及有限元分析的多目标优化设计的自动化,为从事多目标优化设计工作者提供极大便利.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2016(034)001【总页数】5页(P59-63)【关键词】多目标优化;二次开发;ABAQUS软件;modeFRONTIER软件【作者】魏心友;曾国辉;王卫军【作者单位】上海工程技术大学机械工程学院,上海201620;中国电子科技集团公司第二十一研究所,上海200233;上海工程技术大学机械工程学院,上海201620;中国电子科技集团公司第二十一研究所,上海200233【正文语种】中文【中图分类】TH122ABAQUS是一款功能强大的通用非线性有限元软件，它可以分析复杂的固体力学和结构力学系统，模拟非常庞大且复杂的模型，处理高度非线性问题[1-2]；同时也是一款非常开放的应用软件，它提供各种接口供二次开发应用，针对不同研究方向的科研工作者或企业中的CAE工程师，允许其根据自身需求开发其专门领域的函数、模块、界面等，为他们的科研工作提供极大的便利[3]2。
modeFRONTIER软件是自动进行多目标优化设计的集成平台，可将高质量实验设计、多目标优化算法、响应面分析和稳健设计完美地结合在一起，而不是孤立地考虑这几个部分。
基于Abaqus软件二次开发技术筒形件旋压过程研究
基于Abaqus软件二次开发技术筒形件旋压过程研究
李健;杨坤
【期刊名称】《锻压技术》
【年(卷),期】2009(34)6
【摘要】应用Python环境下Abaqus二次开发的自动化技术,试图解决多道次旋压成形筒形件的有限元模型自动生成这个问题。
通过有限元模型的参数化设计,确定了这些参数的编程方式及其有限元模拟分析的应用程序。
以Ti-50A筒形件为算例,实现了多道次旋压成形的有限元模型参数化。
包括建模、确定材料参数、截面属性、加载条件、确定接触、计算及其后处理直至生成完整的数据报表。
【总页数】4页(P129-132)
【关键词】Abaqus;旋压;二次开发;Python语言;筒形件;有限元
【作者】李健;杨坤
【作者单位】西北工业大学材料学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.45
【相关文献】
1.基于BP神经网络响应曲面的筒形件强力旋压工艺参数优化研究 [J], 张剑;汤禹成
2.基于有限元模拟的筒形件错距旋压智能参数优化系统研究 [J], 翟福宝;张质良;夏萼辉;陈军
3.大直径30CrMnSiA筒形件对轮旋压成形过程的数值模拟 [J], 孙于晴;韩冬;杨延涛;赵升吨
4.基于有限元方法的TA2筒形件多道次旋压成形过程 [J], 杨坤;李健
5.基于DEFORM-3D的铝合金筒形件旋压成形过程数值模拟 [J], 刘陶;龙思远因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ABAQUS复合材料薄壁圆筒的屈曲分析
基于ABAQUS复合材料薄壁圆筒的屈曲分析由于玻璃钢复合材料的薄壁圆筒结构具有强度高、重量轻、刚度大、耐腐蚀，电绝缘及透微波等优点，目前已广泛应用于航空航天和民用领域中。
工程中广泛使用的这些薄壁圆筒，当它们受压缩、剪切、弯曲和扭转等荷载作用时，最常见的失效模式为屈曲。
因此，为了保证结构的安全，需要进行屈曲分析。
对结构进行屈曲分析，涉及到较复杂的弹(塑)性理论和数学计算，要通过求解高阶偏微分方程组，才能求解失稳临界荷载，而且只有少数简单结构才能求得精确的解析解。
因此，只能采用能量法、数值方法和有限元方法等近似的分析方法进行分析。
近20年来，随着计算机和有限元方法的迅猛发展，形成了许多的实用分析程序，提高了对复杂结构进行屈曲分析的能力和设计水平。
ABAQUS 就是其中的杰出代表。
1.屈曲有限元理论有限元方法中，对结构的屈曲失稳问题的分析方法主要有两类：一类是通过特征值分析计算屈曲载荷，另一类是利用结合Newton—Raphson迭代的弧长法来确定加载方向，追踪失稳路径的几何非线性分析方法，能有效分析高度非线性屈曲和后屈曲问题。
1.1线性屈曲假设结构受到的外载荷模式为P0。
，幅值大小为λ，结构内力为Q，则静力平衡方程应为λP0=λQ进一步考察结构在(λ+△λ)P0载荷作用下的平衡方程，得到{[K E]+[K S(S+λ△S)]+[K G(ũ+λũ)]}△ũ=△λP0由于结构达到保持稳定的临界载荷时有△λ，代入上式得{[K E]+λ[K S△σ]+K G(△ũ)}△ũ=0该方程对应的特征值问题为det{[K E]+λ[K S△σ]+K G(△ũ)}=0如果忽略几何刚度增量的影响，屈曲分析的方程又可进一步简化为det{[K E]+λ[K S△σ]}=0该方程即为求解线性屈曲的特征值方程。
λ为屈曲失稳载荷因子，(△ũ)为结构失稳形态的特征向量。
1.2非线性屈曲非线性屈曲分析方法多采用弧长法进行分步迭代计算，在增量非线性有限元分析中，沿着平衡路径迭代位移增量的大小(也叫弧长)和方向，确定载荷增量的自动加载方案，可用于高度非线性的屈曲失稳问题。
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d o i :10.3963/j .i s s n .1674-6066.2017.06.019基于A B A QU S 的滚筒药柜框架轻量化尺寸优化设计宋 涛,王 贺,张文清,马成功,竺肖君(中国轻工业自动化研究所,杭州310015)摘 要: 使用A B A Q U S 对滚筒存取柜框架进行轻量化尺寸优化㊂在保证框架刚度略微提高,局部应变不变的前提下,减少框架的体积,以达到不影响设备性能,并且降低设备整体质量和制造成本,为设备的批量生产提供理论依据㊂结果表明,优化后的框架零件具有较好的工程实用价值㊂关键词: A B A Q U S ; 滚筒药柜框架; 轻量化; 尺寸优化L i g h t w e i g h t S i z eO p t i m a lD e s i g no fA B A Q U S -b a s e dR o l l e r M e d i c i n eC a b i n e t F r a m eS O N GT a o ,WA N G H e ,Z HA N G W e n -q i n g ,MAC h e n g -g o n g ,Z HUX i a o -j u n (T h eR e s e a r c h I n s t i t u t e f o rA u t o m a t i o no fL i g h t I n d u s t r y ,H a n g z h o u310015,C h i n a )A b s t r a c t : T h e l i g h t w e i g h t s i z e o f r o l l e rm e d i c i n e c a b i n e t f r a m ew a s o p t i m i z e d b y u s i n g A B A Q U S .O n t h e p r e m i s e o f s l i g h t l y i n c r e a s e d s t i f f n e s s o f t h e f r a m e a n d c o n s t a n t l o c a l s t r a i n ,t h e v o l u m e o f t h e f r a m ew a s r e d u c e d s o t h a t t h e p e r -f o r m a n c e o f t h e e q u i p m e n tw i l l n o tb ea f f e c t e da n do v e r a l l e q u a l i t y o f e q u i p m e n t a n d m a n u f a c t u r i n g c o s t sw i l l b e r e -d u c e d ,p r o v i d i n g a t h e o r e t i c a l b a s i s f o r t h em a s s p r o d u c t i o no f e q u i p m e n t .T h e r e s u l t s s h o wt h a t o p t i m i z e d f r a m e p a r t s h a v e g o o de n g i n e e r i n gp r a c t i c a l v a l u e .K e y wo r d s : A B A Q U S ; r o l l e rm e d i c i n e c a b i n e t f r a m e ; l i g h t w e i g h t ; s i z e o p t i m i z a t i o n 收稿日期:2017-11-10.作者简介:宋 涛(1991-),硕士生.E -m a i l :505710995@q q.c om 滚筒药柜在医院药房的使用,一定程度上减轻了医药人员的工作负担[1,2]㊂然而在目前庞大的医药㊁仓储市场,滚筒药柜的应用还不够广泛,并且作为一个相对新兴研发的产品,设备本身还存在很多设计㊁功能上急需优化完善之处[3-6]㊂经生产实践,一台完整设备(如图1所示)的总质量大约在1.5t 左右,刨去钣金外壳㊁药柜等必要部件,框架件的质量就有285k g,占总质量近20%,显然不符合批量生产的要求㊂因此,有必要对框架件进行结构优化设计,保证零件刚度㊁在不影响使用功能的同时,减少质量,节省材料,降低制作加工成本㊂结构优化有拓扑优化㊁形状优化㊁尺寸优化[7]㊂随着对机械设备要求不断提高,在解决工程复杂结构问题时,优化的策略和方法显得格外重要㊂廖辉[8]等使用A B A Q U S 对火炮抽筒子进行拓扑优化和形状优化,降低抽筒子最大应力和体积;倪晓宇[9]等使用E S O 法优化机床床身的频率和刚度;刘林华[10]等使用折中规划法对车架结构多目标拓扑优化,避免单目标优化法缺乏考虑其他因素影响的缺陷;何彬[11]考虑应变能与体积双目标,提出了一种结合权重调整和单目标函数自约束的多约束优化列式,对冷镦机床身进行优化㊂该文使用A B A Q U S 对滚筒柜框架进行尺寸优化,通过优化框架型材的壁厚,减少框架的质量㊂57建材世界 2017年 第38卷 第6期1原始模型建立与分析1.1 滚筒柜框架结构与模型简化滚筒柜框架主要由矩管焊接而成,如图2(a ),在最初设计时为保证结构强度,矩管都采用统一规格4mm 的厚度㊂在实际使用中,某些位置的矩管受力并不是很大,可以选用较合理厚度达到相同的性能㊂假设各矩管的焊接处都是理想焊接,焊缝高度均匀且光滑打磨㊂滚筒药柜框架为中心对称零件,为便于建模分析,去除中间连杆,以其中一侧为研究对象,忽略框架件上的不影响受力分析的孔㊁倒角等结构细节,简化模型㊂在A B A Q U S 中建立矩管的壳单元及连接件的实体单元模型,如图2(b )所示㊂1.2 原始模型分析在A B A Q U S 中定义模型材料,弹性模量E =210000P a ,泊松比μ=0.3㊂为框架底部施加E N C A S -T R E 边界条件,约束框架四个角连杆连接部位z 轴方向的位移以及x ㊁y 轴的旋转㊂为框架壳体定义四节点曲壳单元(S 4R ),实体部分定义八节点减缩积分单元(C 3D 8R )㊂框架主要承受药柜及配件的重力㊁张紧力和惯性力,将以上受力简化为一个足够大的合力,作用于框架上㊂经计算提取结果如图3所示㊂由图3可知,框架所受最大应力为76.5M P a ,最大应变为0.453mm ㊂结构的应力应变值满足设计的要求,在允许范围内㊂框架所受应力远远小于材料的屈服极限,故在后续分析时,以结构的应变作为优化约束条件,应力作为参考指标㊂2 尺寸拓扑优化分析2.1 确立优化函数以框架的体积最小为优化目标,根据设计要求,框架的结构不允许有大的改动,由于矩管为有规格的型材,故以矩管的厚度为设计变量㊂根据可采购规格,设定1~4.5mm 的上下界范围㊂为确保优化后模型与原始模型的性能保持一致,取应变能和采样单元点的位移相同为约束条件,用以保证模型结构优化后刚度与原模型相同㊂确立尺寸优化模型为m i n :V (X )=V (δ1,δ2, (19)s .t . S E (X )ɤ0.9S E 0(X )U i (X )ɤU 0i (X )δi ɪ[1,4.5](1)式中,X =δ1,δ2, ,δ19为框架矩管厚度变量;V (X )为框架总体积;S E (X )㊁S E 0(X )分别为优化后框架模型67建材世界 2017年 第38卷 第6期应变能㊁原始模型应变能;U i (X )㊁U 0i (X )分别为第i 采样单元点位移㊁原始模型采样单元点位移㊂2.2 优化结果与分析在A B A Q U S 中,冻结边界条件和载荷区域,优化框架矩管部分㊂以体积最小为优化目标,以应变能最大的90%(略微强化刚度)㊁采样节点最大位移小于等于该节点原模型最大位移㊁厚度变化范围1~4.5m m ㊁各矩管厚度均匀变化为约束条件㊂经8次迭代结果收敛,得到如图4所示曲线图㊂优化后短管厚度如图5所示㊂由结果可以看出,经8次迭代结果收敛,其中两个采样点位移收敛于0.42mm ㊁0.329mm ,体积降低到原来的81.6%,即由原来的整体框架285k g 减少了52.44k g ㊂型材厚度有规格要求,对厚度值圆整,如表1所示㊂表1 矩管厚度优化与圆整序号矩管厚度δ/mm 圆整/mm 序号矩管厚度δ/mm 圆整/mm 111111.8224.54.5121.41.534.54.5131144.54.5143.353.554.54.5153.513.564.54.5162.65374.044174.294.5811184.034911194.24.510113 优化结果验证为验证结果的有效性,使用表1中优化圆整后的数据,将框架重新建模㊂定义相同的模型材料㊁边界条件㊁受力情况,相同的全局网格种子和单元类型,划分网格㊂经计算,结果如图6㊁图7所示㊂77建材世界 2017年 第38卷 第6期建材世界2017年第38卷第6期由图6㊁图7可以看出,经圆整后的优化模型,虽然最大应力变为105.599M P a,仍远低于材料的屈服极限;应变能为原始模型的94.8%,即刚度提高了5.45%;最大变形位移由原先的0.453mm变为0.449mm,几乎保持原来的位移不变;模型的整体质量变为86.2%,减少了13.8%,整个框架质量减少了42.77k g㊂4结语使用A B A Q U S对滚筒药柜框架件的轻量化尺寸优化,通过改变框架不同部位矩管的厚度,在略微提升框架刚度的前提下,降低了整体的质量,并使框架与原先具有相同的性能㊂优化结果表明,尽管优化后框架的最大应力提高了29.1M P a,远远小于材料的屈服极限,仍处于安全状态,但框架件的刚度提高了5.45%,并且变形位移不变,而整体质量减少了13.8%,即42.77k g㊂该文对滚筒药柜进行轻量化尺寸优化设计,较有效地减轻了框架件的质量而不改变其性能,降低了零件加工制造成本,节约了材料,在工程上,对大批量生产有一定的实际参考意义㊂参考文献[1]刘相权,贠超,赵雪峰,王伟等.药房自动化装置的设计与应用[J].机械设计,2009,26(7):65-67.[2]韩晋,刘丽萍,谢进,等.自动化设备对医院药房的影响[J].中国药房,2006,19:1469-1471.[3]王磊,张志强,张怀存.滚筒药柜传动部分运动不干涉分析与仿真[J].机械传动,2013(3):97-100.[4]赵贤,张志强,黄民.基于R e c u r D y n与S i m u l i n k的控制仿真平台在滚筒药柜上的应用[J].机电信息,2013(3):143-145.[5]宋涛,程云,王宇轩,等.滚筒药柜传动系统存取机导槽优化设计[J].建材世界,2017,38(2):113-116.[6]宋涛,张文清,洪诚,等.基于L a bV I E W软件的滚筒药柜传动系统的标准化设计程序[J].建材世界,2017,38(1):76-79.[7]刘立美,焦爱胜,严慧萍,等.基于A B A Q U S的提升机箱体有限元分析和结构拓扑优化设计[J].矿山机械,2013,41(9):52-55.[8]廖辉,姜黎明,王刚,等.基于A B A Q U S的凸轮式抽筒子结构优化分析[J].火炮发射与控制学报,2014,35(4):53-57.[9]倪晓宇,易红,汤文成,等.机床床身结构的有限元分析与优化[J].制造技术与机床,2005(2):50-53.[10]刘林华,辛勇,汪伟.基于折衷规划的车架结构多目标拓扑优化设计[J].机械科学与技术,2011,30(3):382-385.[11]何彬.冷镦机床身应变能与体积双目标拓扑优化[J].制造技术与机床,2016(3):76-78,83.87。