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    19

    3.3.5  网格质量检查 20

    3.3.6  将HYPERMESH文件导入ABAQUS 20

    3.4   ABAQUS进行温度场分析 21

    3.4.1  定义各个步骤 21

    3.4.2  温度场分析 25

    3.4.3  应力场分析 27

    3.4.4  应力分析结果 30

    3.4.5  应力场结果分析 32

    3.4.6  应力分析结论 34

    4  锻件优化设计与分析 36

    4.1  对锻件进行结构上的优化改进 36

    4.1.1  对锻件进行改进优化的方案 36

    4.1.2  优化后模型的三视图 37

    4.2  优化后模型的有限元分析 38

    4.2.1  优化后锻件模型的温度场分析 38

    4.2.2  优化后锻件模型的应力分析 39

    结  论 43

    致  谢 44

    参考文献 45

    1  引言

        优化设计指的是将需要优化的实际的物理存在的实体,利用相应的软件将这些实体转化为数学模型,从而运用最优化的数学理论、选择合适的方法,借助计算机对使用的数学模型进行求解,继而得到一个比目前阶段的实体要更加优良的设计方案。随着CAE技术与其他的模拟仿真软件的对产品设计取得的巨大成功,现在的产品设计已经越来越倚重这些技术,或者说已经离不开这些技术了。

    传统的产品设计设计流程是一个人工反复进行设计的过程。但是随着CAE技术的发展,特别是其有关于结构优化技术普遍地应用到产品的设计过程,它以其独到的优势已经影响和改变了人们对产品设计的理解。现在,成熟地运用CAE技术,在概念阶段,优化技术就能把需要考虑的所有指标参数完全考虑到,在利用计算机进行模拟实验的过程中,可以发现可能存在的问题,优化技术也可以针对发现的问题给出改进的方法。

    1.1  有限元简介

        有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成,对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解,然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件),从而得到问题的解。这个解不是准确解,而是近似解,因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解,而有限元不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状,因而成为行之有效的工程分析手段。 

    1.1.1  有限元的发展趋势

    有限元方法是在结构分析的矩阵方法的基础上发展起来的。1955~1958 年间,J.H.Argyris 等人研究复杂杆系结构,进一步发展了结构分析的矩阵方法。在该基础上,导出了平面应力状态下的单元刚度矩阵。1956 年 M.J.Turner 和 R.W.Clough 等人将刚架位移法的思想推广应用于弹性平面体问题上,把平面连续体划分成了若干个三角形单元和矩形单元,使连续体转变成为离散体。1960 年,R.W.Clough 首次引入了“有限元法”这个名词,并发表了有关平面应力问题的有限元法论文。

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