潘金坤

(南京工程学院机械工程学院，江苏南京 211167)

液压机结构优化设计目前采用较多的方法［1－3］是通过对液压机结构分析，确定影响液压机强度、刚度的关键因素(即设计变量);建立参数化CAD结构模型，运用正交试验设计方法获得一组试验数据进行试验(即有限元分析)，确定强度和刚度与关键因素之间的关系数据，拟合出强度和刚度数学模型，即建立强度和刚度的响应面模型。轻量化设计中质量模型由液压机的几何结构决定，可以有准确的数学模型。以建立的质量模型为优化目标，强度和刚度模型及关键因素边界条件为约束，选择一定的优化算法进行优化计算。

上述方法在通过试验获得一组数据后，要对参数化CAD模型进行重构，再利用有限元分析软件进行网格重构，得到一组新的有限元模型并进行计算。该方法存在两个问题，一是从CAD模型到有限元模型网格重构无法做到完全自动化，尤其是当有限元模型由不同部件组成且单元类型不同时，几乎无法自动网格重构。因此，当试验数据很多时，这个阶段耗时长，效率低;二是所建立的响应面模型具有一定的近似性，优化完成后要进行仿真验算与分析，若设计变量取值超界，由响应面模型计算得到的强度、刚度会有较大的误差。

本文应用有限元分析软件abaqus，对某型液压机的上横梁进行强度和刚度分析，同时利用DEP Mesh-Works/Morpher高端网格变形工具，对上横梁网格模型进行几何尺寸变动并参数化建模，在满足上横梁强度和刚度的条件下，结合多学科集成优化设计软件Isight直接对上横梁进行结构优化设计，实现上横梁结构的轻量化。……