机电系统性能分析技术

前言

绪论

第1章机电系统性能分析概述

11机电系统优化设计概述

111优化设计问题的引例

112优化设计的数学模型

113优化设计问题的分类

114优化设计的一般步骤

115常用的优化方法及其特点

12机电系统有限元法分析概述

121有限元法引例

122有限元法的计算步骤

第2章机电系统优化设计的理论

基础

21函数的某些基本概念及性质

211函数的等值面(线)

212函数的方向导数与梯度

213函数的泰勒展开式

214函数的凸性

22无约束优化问题的极值条件

23有约束优化问题的极值条件

24优化问题的数值计算迭代法

241数值计算迭代法的基本思想及其

格式

242迭代计算的终止准则

第3章机电系统优化设计中常用的优化

方法

31一维搜索的优化方法

311概述

312搜索区间的确定

313黄金分割法

314二次插值法

32无约束优化方法

321坐标轮换法

322鲍威尔法

323梯度法

324牛顿法

325变尺度法

33线性规划问题优化方法

331线性规划的标准形式与基本

性质

332单纯形法

34约束优化方法

341随机方向搜索法

342复合形法

343惩罚函数法

35多目标及离散变量优化方法

351多目标优化概述

352统一目标函数法

353离散变量优化问题

第4章机电系统优化设计实例及

MATLAB优化工具箱介绍

41汽车转向梯形的优化设计

42螺栓组联接的优化设计

43圆柱齿轮减速器的优化设计

44注塑机合模系统的优化设计

45起重机工作机构的优化设计

46MATLAB优化工具箱

461MATLAB介绍

462MATLAB的优化工具箱

463线性规划问题

464非线性规划问题

465其他问题介绍

第5章液压系统的建模与仿真

51液压系统计算机仿真的重要性

52计算机仿真的基本概念

53系统数学模型的建立

54系统模型的求解

55四阶龙格-库塔法

56液压系统仿真实例

57运用MATLAB编写程序求解

58运用Simulink搭建仿真模型求解

581Simulink的功能

582Simulink的特点

583基于Simulink 建模方法

第6章弹性力学基础理论

61引言

62弹簧系统的刚度矩阵

621单个弹簧系统的分解与合成

622组合弹簧的刚度矩阵

623方程求解（约束条件的引入）

624实例分析

63杆系结构的有限元法简介

631离散化

632单元分析

633整体分析

634支撑条件的引入

64弹性力学的基本知识

641材料力学与弹性力学的关系

642弹性力学的假设

643应力的基本概念

644虚功原理

645弹性力学的三个基本方程

646弹性力学的平面问题

第7章有限元法理论基础

71结构静力学问题的有限元法

711平面问题的有限元模型

712轴对称问题的有限元法

713空间问题有限元法

714等参数有限元法简介

715单元与整体分析简介

72结构动力学问题的有限元法

721运动方程

722质量方程

723阻尼矩阵简介

724结构自振频率与振型

725振型叠加法求解结构的受迫

振动

73结构非线性有限元法简介

731塑性力学问题

732大位移问题

第8章ANSYS分析基础

81初步接触ANSYS

811平面刚架静力分析

812工字悬臂梁应力分析

82ANSYS分析的基本步骤

83文件管理

831文件说明

832ANSYS数据库中存储的数据

84有限元模型的创建

841实体建模的概念

842坐标系

843工作平面

8442D体素

845图元的绘制、编号及删除

846布尔操作

847单元属性

848网格划分

849模型修正

85加载、求解、结果后处理

851载荷分类

852加载

853求解

854结果后处理

86结构静力分析过程与步骤

861建立模型

862施加载荷并求解

863检查结果

87标准光盘处于高速运行时的应力实例

分析

871建立模型

872盘面的网格划分

873定义边界条件

874求解

875查看结果

88薄壁圆筒受力分析

89轴类零件受拉分析

810三角托架静力分析实例

811齿轮泵应力分析

812动力学分析的过程与步骤

8121模态分析

8122谐响应分析

8123瞬态动力学分析

813带孔法兰模态分析

814机翼模态分析

815钢架支撑集中质量的瞬态动力学

分析

816非线性简要分析

817非线性分析的过程与步骤

8171建模

8172加载求解

8173查看结果

818金属圆盘弹塑性分析实例

第9章注塑机合模系统有限元分析

91概述

911ANSYS优化设计的概念

912ANSYS优化设计的步骤

92问题描述

93分析步骤

931改变工作名

932定义参量初始值

933创建单元类型

934定义实常数

935定义材料特性

936创建关键点

937显示关键点号

938创建直线

939划分单元

9310显示点、线、单元

9311施加位移载荷

9312施加力载荷

9313求解

9314定义单元表

9315计算单元总体积

9316提取单元总体积

9317提取挠度最大值

9318获得挠度最大值

9319生成优化分析文件

9320进入优化处理器并指定分析

文件

9321定义优化设计变量

9322定义状态变量

9323指定总体积为目标函数

9324存储优化数据库

9325指定优化方法

9326运行优化程序

9327列表显示得到的所有设计

方案

参考文献

《机电系统性能分析技术》内容包括机电系统性能分析概述、机电系统优化设计的理论基础、机电系统优化设计中常用的优化方法、机电系统优化设计实例及MATLAB优化工具箱介绍、液压系统的优化设计、弹性力学基础理论、有限元法理论基础、ANSYS分析基础、注塑机合模系统有限元分析。本门教材主要突出有限元仿真与优化设计及分析，面向对象主要为机械类学生和机械行业从业人员。