基于拓?fù)鋬?yōu)化的熱幾何穩(wěn)定性設(shè)計方法.pdf

1、隨著國內(nèi)整體生產(chǎn)制造水平的提高，高精密制造裝備的制造技術(shù)也日益提高。高精密制造裝備，比如，高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備為航空航天、汽車制造、船舶航母、發(fā)電設(shè)備的發(fā)展提供了實現(xiàn)平臺，研發(fā)功能部件核心技術(shù)和增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力也迫在眉睫。高精密制造裝備的工作精度作為衡量高精密設(shè)備性能的重要指標(biāo)之一，是設(shè)計高精密制造裝備重要設(shè)計參數(shù)。
　　本文從提高高精密設(shè)備的工作精度入手，考慮高精密設(shè)備的熱工作環(huán)境，以提高設(shè)備的熱幾何穩(wěn)定性為目標(biāo)，利用拓?fù)?/p>

2、優(yōu)化技術(shù)，展開討論，提出了適合相應(yīng)工程背景的數(shù)學(xué)模型，并對拓?fù)鋬?yōu)化中的核心技術(shù)進(jìn)行研究，實現(xiàn)了基于拓?fù)鋬?yōu)化的熱幾何穩(wěn)定性設(shè)計。主要內(nèi)容包括:
　　1)討論了描述熱幾何穩(wěn)定性的合理的描述函數(shù)、以及考慮結(jié)構(gòu)承載能力的同時提高熱幾何問題性設(shè)計問題的目標(biāo)函數(shù)。對于不同工程問題，應(yīng)該有相應(yīng)的描述函數(shù)和目標(biāo)函數(shù)。對結(jié)構(gòu)應(yīng)變能為目標(biāo)和某一點的位移作為目標(biāo)進(jìn)行比較，引出了熱幾何穩(wěn)定性設(shè)計問題。
　　2)基于拓?fù)鋬?yōu)化的思想，建立了考慮柔順性約

3、束的熱傳導(dǎo)與承載全耦合的熱幾何穩(wěn)定性設(shè)計的拓?fù)鋬?yōu)化模型和求解方法。提高高精密制造裝備的精度可以從設(shè)計初始概念模型入手，一個好的概念模型可以為后續(xù)的精細(xì)設(shè)計提供重要保障。拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)的出現(xiàn)使得設(shè)計概念模型的想法成為現(xiàn)實，經(jīng)長期實踐和分析證明，拓?fù)淠Ｐ蛯Y(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)果有很大的影響，本文研究了如何提出合適的拓?fù)鋬?yōu)化模型，提出了在剛度約束下熱幾何穩(wěn)定性的優(yōu)化目標(biāo)，以高精密制造裝備中的關(guān)鍵點（如高檔數(shù)控機(jī)床的加工刀頭）作為特征點，以特征點在熱環(huán)境

4、改變下的位移作為目標(biāo)，并與傳統(tǒng)的基于柔順性為目標(biāo)函數(shù)的傳統(tǒng)模型做了比較，驗證模型的有效性和正確性。
　　3)設(shè)計了在周圍環(huán)境溫度變化條件下的熱幾何穩(wěn)定性改進(jìn)的結(jié)構(gòu)構(gòu)型，在局部區(qū)域內(nèi)溫度變化引起的熱變形最小的設(shè)計。用給定區(qū)域溫度場的模型來描述外界溫度環(huán)境的改變，在該模型中，需求解溫度載荷和機(jī)械載荷耦合的有限元平衡方程，在目標(biāo)函數(shù)的靈敏度求解上也存在這種耦合。
　　4)設(shè)計了考慮局部熱源引起的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性最優(yōu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計。用給定