对动态优化设计的认识及应用.doc

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1、东 北 大 学研 究 生 考 试 试 卷评分考试科目：机械设备的动力学与动态分析课程编号： 阅 卷 人： 考试日期： 姓 名： 学 号： 注 意 事 项1考 前 研 究 生 将 上 述 项 目 填 写 清 楚2字 迹 要 清 楚，保 持 卷 面 清 洁3交 卷 时 请 将 本 试 卷 和 题 签 一 起 上 交对动态优化设计的认识及其应用摘要：依据近年来优化设计理念的不断深刻，本文主要阐述了对深层次动态优化设计内涵的认识，及其相关理论，且介绍了其在有限元方面的应用。关键词：动态优化设计；有限元；ANSYS；模态分析1 前言现代机械产品正在向高速、高精度、轻量化的方向发展，产品结构日趋复杂,产品

2、更新换代的速度日益加快,对产品或设备的结构系统的静态和动态特性要求越来越高。如何提高系统的性能越来越受到人们的重视。对产品进行动态优化设计是提高产品性能的主要手段，在产品设计中起着非常重要的作用。现代机械动态优化设计是在产品的研究和开发过程中，对机械产品的运动学与动力学及与此相关的动态可靠性、安全性、疲劳强度和工作寿命等问题，进行分析和计算，以保证所研究和开发的设备具有优良的结构性能及其它相关性能。动态优化设计在现代机械产品设计中占有十分重要的地位，这是因为绝大多数现代机械设备都处在连续运转过程中，而且由于这些机械的工作速度越来越高，结构越来越复杂，尺寸越来越大（对微型机械来说，尺寸越来越小）

3、，精度越来越高，功能越来越齐全，对其工作的可靠性、安全性和工作连续性的要求也越来越高。在这种情况下，产品动态设计已成为现代机械研究开发不可缺少的和至关重要的环节，对保证产品的工作可靠性、安全性、工作耐久性。本文将概要论述通过学习机械设备的动力学与动态分析这门课程对动态优化设计的认识，并运用ANSYS对简单结构进行了模态分析和静力学分析。2 产品动态优化设计的内涵现代机械产品动态优化设计是一项涉及现代动态分析、计算机技术、产品结构动力学理论、设计方法学等众多学科领域的新的学科分支，其基本思想是对按功能要求设计的结构或要改进的机械结构进行动力学建模，并做动特性分析。根据对其动特性的要求或预定的动态

4、设计目标，进行结构修改、再设计和结构重分析，直到满足结构动特性的设计要求。机械结构动态优化设计就是在充分考虑动载荷及满足约束条件的情况下，确定出机械结构的质量、刚度和阻尼的最优分布参数，使机械结构具有优良的动态性能。在动态优化设计中设计目标包括广义目标和具体目标。对于机械动态设计来说，其广义目标应包括思想目标（I）、产品质量目标（Q）、成本目标（C）、生产周期目标（T）、环境目标（E）、产品售后目标（S）其它目标（O），即IQCTESO 等7 方面的目标。为了做好产品的动态设计工作，必须具体贯彻前面提出的这些目标，如果在设计中忽视其中的某一目标，就有可能在某一方面出现问题。产品动态设计的具体技

5、术目标应是产品的全部结构性能及部分使用性能和制造性能，结构性能包括人机安全性、系统可靠性、材质适用性、工作耐久性、结构紧凑性、环境无害性、造型艺术性、设计经济性等；部分使用性能包括工效实用性、指标优越性、运行稳定性等；部分制造性能包括结构工艺性能包括设备维修性等。动态优化设计组要目标是产品的结构性能，但是对其它性能及主辅功能也会产生不同程度的影响。从物理概念出发，动态优化的主要目标、内容和手段彼此间有着不可分割的联系，若它们各自组成元素的方程式，即式中，Cs(n),Ds(m),As(k)分别表示由n,m,k个元素或子系统组成的设计目标函数、设计内容函数和设计方法函数；ci,di,ai分别表示设

6、计目标、设计内容与设计方法的组成元素或组成子系统。动态优化设计的内容主要包括：对机器的整体结构和结构型零部件进行动态优化设计的结构动力学设计；对机器的各种机构运动学和动力学进行动态优化设计的机构动力学设计；对机器的运动学参数和动力学参数进行计算的运动学与动力学参数设计；对机器零部件及机械系统可靠度进行计算的强度与可靠性设计；对机器相对运动部件进行动态摩擦设计与计算的动态摩擦设计；对机器外形与动力学有关的机械进行造型设计；以及其它相关的设计。图1 动态优化设计的广义目标Fig.1 The general objectives of dynamic optimized图2 动态优化设计的具体目标F

7、ig.2The specific objectives of dynamic optimized design图3 动态优化设计的具体内容Fig.3The specific content of dynamic optimized design机械设备动态设计的方法和手段一般可分为工程化和数字化方法两大类，更具体地说。有振动分析方法、有限元方法、多体系统动力学方法、广义优化方法、智能化设计方法、可视化设计方法（动态仿真方法）和试验方法等。动态优化设计因所采用的理论基础不同，可分为传统的和深层次的动态优化设计两类。传统动态优化设计法应是一种以提高机器结构性能和工作性能为目标，以线性动力学理论为基

8、础，以机器运动学和动力学分析与计算为内容，以广义优化为主要手段的动态优化设计。深层次动态优化设计法是以非线性动力学为基础的动态优化设计方法。它的主要内容包括：1）建立以线性和非线性动力学理论为基础的动态优化设计的体系现代机械深层次动态优化设计应是一种以非线性动力学理论为基础，以机器运动学和动力学分析与计算为内容，以广义优化为手段的动态优化设计。为了做好此项工作，应该建立以非线性振动、非线性动力有限元和非线性多体系统动力学为基础的非线性动态优化设计体系和设计平台。2）建立以可靠性理论为基础的机器系统及其零部件可靠性设计体系深层次机械动态设计的目的和一般动态设计相同之点是，要求所设计的机械设备在投

9、入生产后，能处在较理想的状态下工作，不仅能获得满意的技术性能指标，能安全可靠地工作，还能满足工作寿命的要求。3 动态优化设计的基础理论动态优化设计所涉及的基础学科相当广泛，要想做好动态优化设计工作为产品的安全性和可靠性提供必要的保障，必须掌握好相关的基础理论。从动态优化设计的具体内容来看，其理论基础有机构动力学、结构动力学及系统动力学（包括机械振动学、动态有限元方法、多体系统动力学）、动态可靠性理论、动强度理论和动态摩擦理论等。从动态设计的方法来看，其理论基础有振动分析方法、动态有限元方法、多体系统动力学方法、优化设计方法、动态仿真方法和试验方法等。下面分两个方面叙述。3.1 动态优化设计内容

10、方面的基础理论动态优化设计内容的理论基础十分广泛，它涉及到机械设计内容的各个方面，如结构动力学、机构动力学、机械系统动力学、可靠性理论、动强度理论、动态摩擦理论等。3.1.1 动力学对于机器的结构型零部件来说，在设计时常常要考虑其动力学问题，研究结构动力学问题的学科或课程即称为结构动力学。在机器内部，也常常含有许许多多的结构型零部件，这些零部件也像建筑结构一样，需要对其进行动态分析，例如，计算其固有频率、振型和振动响应等，以便选择合理和运动学和动力学参数，保证机器工作在理想的工作状态下。对于简单的构件，可直接采用振动分析的方法加以计算；对于复杂的构件，常常采用有限元方法对其进行分析。机构是机器

11、的重要组成部分，机构的运动学与动力学是机构学研究的重要内容之一，研究的目的是使机构处在较理想的状态下工作，除了获得优良的工艺指标，还要保证机构安全可靠工作。机械系统动力学问题在机械设计中占有十分重要的地位，因为机械设备通常由各主要系统所组成，每个系统都有其动力学问题，也就是说每个系统都存在振动问题。如果这个问题不能合理的处理，就有可能出现振动超标的问题，当振动量超过规定的数值后，系统就会产生的过大的振动，进而可能引发更严重的问题，甚至会导致机械设备的破坏。所以对于动态设计而言，必须要对系统进行动力学分析，找出其合理工作范围，使机器始终工作在理想的工况下。机械系统动力学最主要的研究工作是计算与分

12、析系统的动力学特性，找出合理的的动力学参数，使机器始终工作在；使机器始终工作在理想的工况下。3.1.2 可靠性理论机械产品的安全可靠是工机械产品设计的主要目的。在设计中使用的安全系数，以及对机械产品合格率的估计方法，在很长时期内，都停留在确定性的概念上，没有考虑事物的不确定因素，因而不能真正反映设计的本质内容。近三十年来，在许多工程技术中，已逐渐扬弃旧的安全系数概念和估计方法，而代之以建立在概率统计基础上的可靠性分析方法。可靠性设计理论的基本任务是在故障物理学研究的基础上，结合可靠性试验以及故障数据的统计分析，提出可供实际计算的力学模型及方法。这样，就可以在机器研制阶段，即在机器的设计和样机试

13、制阶段，估计或预测机器及其主要零部件在规定工作条件下的工作能力状态或寿命，保证机器具有所需的可靠性。零部件是组成机器的基本单元，因此，讨论零部件可靠度计算和可靠性设计的理论与方法的基础。这些方法包括应力强度干涉模型法、等效正态分布法、随机摄动法和二阶矩阵法等。机械强度可靠性设计，就在于揭示载荷(应力)及零部件强度的分布规律，合理地建立应力与强度之间的力学模型，严格控制失效概率，以满足可靠性设计要求。应力强度分布干涉模型简称为干涉模型，可以清楚地揭示零部件强度可靠性设计的本质。3.1.3 动强度理论机器的零部件通常工作在连续变化的载荷作用下，材料内部的应力与应变常常处在连续变化的情况下，为了保证

14、机器零部件在规定寿命的条件下工作，必须要对其动强度进行计算，或疲劳强度进行计算。由于机器的载荷十分复杂，但可按照不同的类型的载荷对其疲劳强度进行分析与计算，以保证机器的零部件在有限的寿命范围内安全可靠的工件。3.1.4 动态摩擦理论机器及其零部件通常工作在相对运动的工作情况下，因此，通常存在着相对摩擦，例如，机器的轴与轴承之间的摩擦，机器工作机构与被处理物质间常常存在摩擦等，而与此同时，被处理物质与加工零部件会出现不同程度的磨损，并消耗一定的能量和材料，所以，研究机器零部件的摩擦与磨损是动态设计一项重要内容。3.2 有关动态设计手段方面的理论基础从设计手段来看，有振动分析、有限元和边界元方法、

15、优化设计、动态仿真、试验方法等。下面分别地加以叙述。2.2.1 振动分析方法在机械动态设计中，振动分析与计算起着十分重要的作用，一种机器，特别是高速运转的机器，如果工作在连续运转的状态下，应该通过振动分析的方法，研究其动力学特性，即研究系统的固有特性（包括固有频率与振动型），系统在某一或某些激励下响应等，进而选择理想的技术参数，使系统处在较理想的状态下工作：对于有害的振动，要设法限制系统出现有害的振动；对于有用的振动，要采取相应的有效措施，使振动得到有效的利用。振动的种类较多，形式各异，要针对不同形式开展有相应的研究。振动按其与位移、速度与加速度关系式的不同，可分为线性振动与非线性振动两类；此

16、外，按能量积聚所表现出的特殊运动形式及通常只能用统计方法加以分析与处理的，有自激振动、随机振动等。振动分析的方法按系统自由度的多少，可分为单自由度、双自由度系统、多自由度系统与连续体系统等；按方法的种类可分为解析方法、图解方法、数值方法、实验方法等；按求解的精确程度来分，有近似方法与精确方法两类；由于求解非线性振动系统，特别在求解多自由度非线性振动系统，在数学上存在一定的困难，因此，对于非线性振动系统常常采用近似求解方法。由于科学技术的发展，目前振动学已逐渐扩展为许多研究分支和相邻的交叉学科；如线性振动与非线性振动、随机振动、模态分析与模态试验、结构动力学、机械动力学、转子动力学、包装动力学、

17、土动力学、振动与噪声控制、结构抗振振动及控制、振动利用工程、振动测试、信号分析和故障诊断等。3.2.2 有限元与边界元方法对于结构型零部件，若要对其振动模态及动变形和动应力进行分析计算，常常采用有限单元法(Finite Element Method, FEM)。为了对已完成初步设计产品或需要改进的产品进行机械结构系统动力学建模和动态特性分析，进行结构修改，或对修改结构进行动态特性预测，以使产品获得良好动态特性，可以采用有限元法。有限元法是建立结构系统动力学模型、进行动特性分析和动力学行为预测的有效数值分析方法。3.2.3 多体系统动力学方法在研究机构和机器人动力学的过程中，多体系统动力学得到广

18、泛的应用。多体系统动力学是研究多刚体或多柔体系统运动学和动力学特性的一门学科或课程。机构或机器人的运动学和动力学问题，如其各个杆件的位移、速度和加速度及其运动轨迹，以及系统及各个子系统或元件的固有频率与振型和系统在某些激励下响应，都是多体系统动力学所关注的问题。通过分析，寻求并获得最理想的运动学和动力学参数，进而使系统处在较理想的状态下工作。多体系统动力学可分为多刚体和多柔体系统动力学两类，它的理论基础是分析力学与机械动力学。2.2.4 优化设计方法产品综合设计法中的核心内容：功能优化、动态优化、智能优化和可视优化等各项设计工作都冠以“优化”二字，这里强调了各项设计工作的“优化”，那么如何去实

19、现呢？本文所说的“优化”不单纯指的是书本中所说的以数学规划为核心内容的最优化方法，而指的是包括所有优化方法在内的广义优化方法，产品的设计过程要采用各种的优化方法，而不能单纯依靠数学规划的优化方法，因为多数机械产品都比较复杂，单纯依赖最优化方法是难以做到的。对于企业部门的工程师来说，他们最常采用的是根据已有的经验和知识积累对产品的方案或结构进行比较，最后做出决策，选用较为合理的一种方案。对于一些结构型零部件，除依赖已有的经验进行设计外，还要采用以数学规划为核心内容的最优化设计法。因此，在这里我们特别地指出产品设计必须采用包括所有优化方法在内的广义优化方法。此外，在设计过程中也常常要对产品的整体或

20、全部（也可以是其中的一部分）结构、系统、功能和性能、过程进行综合优化，我们把这种优化方法称为集成优化或全局优化。机械产品的优化设计在提高产品设计质量的过程中起着十分重要的作用。机械产品优化设计可按照优化的基本原理及优化设计所包括的范围加以分类。3.2.5 动态仿真方法或动态可视化方法在研究工程非线性振动问题时，计算机的仿真也是不可缺少的，因为工程非线性振动问题完全依靠试验很难做到的，只能对某些问题进行试验。在试验研究的基础上，非线性振动的动态仿真可以代替一部分试验工作，但是，它不能代替所有试验工作，动态仿真首先应该建立非线性振动系统的动力学模型，而动力学模型应该以实践资料为基础。3.2.6 模

21、型试验和样机试验方法研究机械设备“运动学与动力学”的基本任务是为了解决工程中的所遇到的实际问题。如前所述，其一是为了消除或减轻那些对人类生产和生活产生有害影响的运动学与动力学问题所造成的危害；另一是充分地或有效地利用那些对人类生产和生活产生有益作用的运动学与动力学问题所创造的效益。因此，在研究所遇到的运动学与动力学问题时，所建立的模型及求得的结果必须与实际情况相吻合，这样才能通过研究，使所遇到的问题切实地得到解决。由于人们的认识与客观实际往往存在一定的差异，甚至有很大的差异，这会导致错误的处理结果，用这些不符合实际的结果去处理实际问题有时会产生相反的效果。所以在解决实际问题时，不能过分信赖仅仅

22、依靠数学分析所得的结果，而所得的数学分析结果必须通过实际试验和使用的检验。由上可见，动态优化设计的内容十分广泛，既有广度，又有深度，并有较大的难度。为做好这项工作，除了要有足够的设计经验外，还必须有良好的理论基础和技术基础，这一要求是大多数技术人员不具备的和难以做到的，因此，产、学、研结合是一种理想的产品设计组织形式。4 动态优化设计中的有限元方法及ANSYS的运用对于复杂机械结构的动态设计，有限元法是一种应用广泛的理论建模方法。分析软件中最有名的是ANSYS公司的ANSYS。4.1 有限单元方法简述有限单元法(Finite Element Method，FEM)是R.Courant于1943

23、年首先提出的，机械结构的动态有限元法分析主要是从八十年代开始的。到了九十年代，随着数值模拟技术的引人，机械动态有限元分析法的广度和深度不断增加。在对复杂机械结构动力分析和动态设计方面，有限元法是一种应用最广的建模方法.利用弹性力学和有限元法建立结构的动力学模型，可以计算出结构的固有频率、振型等模态参数以及动力响应，在此基础上还可根据不同需要对机械结构进行动态设计。由于有限元法具有精度高、适应强、计算格式规范统一等优点，已广泛应用于许多领域，已成为现代机械产品设计中的一种重要工具。有限单元法的主要思想是，首先对连续体的求解域(物体)进行单元剖分，通过边缘节点相互连接成为一个整体，然后用每一单元内

24、所假设的近似场函数(如位移场)来分片表示全求解域内的未知场变量，利用相邻单元公共结点场函数值相同的条件，将原待求场函数的无穷自由度问题，转化为求解场函数节点值的有限自由度问题，最后采用与原问题等效的变分原理或加权余量法，建立求解场函数节点值的代数方程组并加以求解，从而得到问题的解答。在机械工程领域，有限元法的应用主要包括静力学分析（即求解所受的外部载荷不随时间变化或随时间变化缓慢的机械系统平衡问题）、模态分析（即求解关于系统的某种特征值或稳定值的问题）、瞬态动力学分析（即求解所受的外部载荷随时间发生变化的动力学响应问题）、非结构力学分析（主要有机械系统的热传导、噪声分析与控制、多场耦合分析）等

25、。目前，通用的有限元计算软件有很多种，其中绝大多数不仅可以进行简单、线性、静态分析，也可以进行复杂、非线性、动态分析。其分析功能几乎覆盖了所有的工程领域，程序使用也非常方便。在我国工程界比较流行，被广泛使用的大型有限元分析软件主要有MSC/Nastran, Ansys, Abaqus, Marc,Adina和Algor等。在产品设计过程中，通常需要做大量的分析计算,ANSYS软件是一种应用广泛的通用有限元工程分析软件，该软件可在大多数计算机及操作系统中运行。它能与大多数CAD软件结合使用，实现数据的共享及交换.是现代产品设计中高级CAD工具之一。4.2 ANSYS软件介绍及实例分析ANSYS软

26、件具有多种多样的分析能力，从简单的线性静态分析到复杂的非线性动态分析。主要的功能模块有:结构分析、热分析、电磁分析、流体力学分析、祸合场分析等模块。而且，还具有产品的优化设计、估计分析等附加功能。4.2.1 ANSYS结构分析过程ANSYS 的分析过程包括:确定问题的范围、建立有限元模型、施加载荷和求解、后处理。因ANSYS有以上的功能模块和特点，是有限元分析和优化分析的有机结合，为复杂结构的优化分析提供了新的方法，已成为解决现代工程学问题必不可少的有力工具。总之，机械结构的动态设计是以计算机仿真、建模为基础，集计算机技术、机械动力学、有限元和优化设计方法为一体，由多学科知识组成的综合系统技术

27、，是机械结构动力学设计与分析在计算机环境中数字化、图象化的映射，通过虚拟动态环境，进行虚拟产品开发，对产品的动态特性做出分析，大大提高了机床的整机性能。4.2.2 ANSYS算例分析1)齿轮模态分析对一直齿圆柱齿轮进行模态分析，齿轮的材料参数为：弹性模量E=220GPa；泊松比v=0.3；密度=7800kg/m3. 齿轮的1/2横截面结构示意图如下图所示。图4直齿圆柱齿轮结构示意图Fig.4Schematic diagram of spur gear问题分析过程该问题属于模态分析问题。在分析过程中先建立其中一个轮齿的几何模型，在循环生成整体齿轮，进行模态分析。在ANSYS分析过程中首先定义单元

28、类型定义材料性能参数图5单元类型对话框Fig.5 The dialog box of Unit Type图6“定义材料属性”对话框Fig.6 The dialog box of Definition of material properties然后创建几何模型、划分网格本题中先建立其中一个齿的几何模型并划分网格图7 单齿几何模型Fig.7 Geometric model of a single gear 图8 单齿网格划分Fig.8 The mesh results of a single gear生成整个齿轮有限元模型：图9 整个齿轮有限元模型Fig.9 Finite element mod

29、el of gear最后进行加载求解并显示结果第一次我们使显示频率为845时求解结果显示如下图10 频率为845时的求解结果显示Fig.10 The solution results of the frequency of 845 是显示频率为1545是求解结果显示如下a）b）c）图11 频率为1545时的求解结果显示Fig.11 The solution results of the frequency of 1545(2)谐振器模态分析一矩形无损耗空腔谐振器，长、宽均为0.3mm,高1.0mm.对其进行模态分析，其中相对磁导率为1.0，介电常数为1.0。其分析步骤也是先定义单元类型和材料性

30、能参数创建几何模型、划分网格图12 网格划分Fig.12 The mesh result加载求解得到其磁场矢量和电场矢量如下图所示图13 磁场矢量显示图Fig.13 Magnetic field vector shown in Figure图14 电场矢量显示图Fig.14 Electric field vector shown in Figure本题总结：本题是我学习模态分析最初接触到的分析实例，ANSYS分析最不好处下拉关联菜单太多，如果不熟练不明白每个子下拉关联菜单的意义就很难学习透并且运用ANSYS进行分析，我刚开始学习并不是按参考书来做实例而是一步步先弄清楚那些命令都在哪些模块，明白

31、哪些操作在主菜单栏完成，哪些操作在前处理模块完成，哪些操作要在求解模块进行，以及如何查看结果等等。模态分析对我们新入手的人来说比较难一点做的时候要先按参考书分析的一步步跟着走做几个实例，就能大致明白模态分析常用于哪些命令如何操作了。而后自己操作就会得心应手。(3)轴受拉力分析下面我们在通过一个静力学问题来说明ANSYS的分过程及结果现有一轴结构如下图所示，现在在其两端面施加大小为P=50MPa的面载荷，求零件内部各点应力，应变场分布，其中弹性模量为220GPa，泊松比为0.3图15 轴结构示意图Fig.15 The structure diagram of shaft问题分析过程由于该轴几何形

32、状、载荷条件以及边界条件都满足轴对称条件，因此可以按照轴对称问题进行求解，选取零件总截面的1/2建立几何模型。另外在分析过程中对轴的承载影响很小的凹槽、凸台、过渡圆角以及倒角等在建模过程中可以不予以考虑。首先定义单元类型选择Structural Solid, Quad 8node 82单元，并定义材料性能参数。然后创建几何模型，划分网格图16 划分网格后的几何模型Fig.16 The mesh result of the model 最后加载求解查看显示求解结果a） b）c）图17 位移等值线结果显示图Fig.17 The results of the displacement contour

33、 map a） b）图18 应力等值线结果显示Fig.18 The result of Stress contours图19 等效应力等值线图Fig.19 Equivalent stress contours图20 等效应变等值线图Fig.20 Equivalent strain contours本题总结：在上文中对模态分析问题的学习认识我进行了一些阐述，在此基础上载加上一个静力学分析是想说明一下ANSYS分析对实际工作学习辅助分析很有作用。ANSYS是工程分析必备软件之一。通过运用ANSYS分析能够感官上一目了然看出结果的受力变形情况。有助于我们后续进行设计改进。5 动态优化设计的应用随着科

34、学技术的迅速发展，动态优化运用于各种振动机械和旋转机械的设计研发中。在冶金行业中随着现代冶金设备朝着高速化、大型化、复杂化方向发展，结构动力学问题日渐突出。如某大型钢铁厂一机组在运行中发生强烈振动，导致支撑平台不稳，影响设备正常运行；高速轧机轧制过程发生颤振导致产品质量问题；气动扒渣机在清除铁水浮渣时扒渣头颤振导致扒渣效率低，铁水溢出，浪费率高；一些设备运行时噪声过大，引起相应的环境问题。这些问题都与设备的动态性能有关。传统的机械设计往往只注重设备的静强度计算，对动态特性不够重视。在设备运行后发现问题，再寻求解决问题的方法。不仅需要花费大量人力、财力和时间，效果也不一定好。如在设备设计阶段就解

35、决设备的动力学问题，避免设备运行中可能出现的各种动态性能问题，使设备能高速、平稳、低噪声、高可靠性的运行，就需要在机械设计过程中进行机械动态优化设计。这时采用结构动态优化技术往往会取得非常好的效果。如某设备平台在设计时没有作动态特性分析，设备运行中振动很大，简单加固无法解决问题。经过实测发现该设备振动过大是因为设备转速和平台结构的一阶共振频率靠近。通过有限元建模，以固有频率远离激励频率为优化设计目标，可以找到如何修改结构使结构固有频率与激励频率相距至安全的范围。又如某设备发生喘振，管路系统振动强烈，管路支撑架振裂，经过结构优化设计找到了解决问题的方法。6.结语通过上文对动态优化设计的理论方法及

36、其内容进行了综述，并且运用ANSYS进行了两个实例分析。从中我们对动态优化设计及其应用有了详细全面的认识。要想扎实学好动态优化设计这门理论我们还需要认真研读更多专著和书籍才能不断充实自己。不断实践把理论知识运用自己的研究生课题中和以后的科研工作中达到理论实践相结合知行合一。参 考 文 献1.闻邦椿，韩清凯,姚红良. 产品的结构性能及动态优化设计M, 北京: 机械工业出版社, 20082.闻邦椿. 产品全功能与全性能的综合设计M,北京:机械工业出版社, 20083.徐燕申，张学玲. 基于FEM的机械结构静、动态性能优化设计J, 西南交通大学学报, 2003, 38(5):517-520.4.李小彭，张晓伟等. “三化”综合设计法在振动机械设计中的应用J, 机械设计, 2004, 21(Z1):33-34.5.李军锁. 机械结构系统的动态优化设计方法研究D, 西安: 西安电子科技大学硕士学位论文,20066.张朝晖. ANSYS8.0结构分析及实例解析M, 北京:机械工业出版社, 20057.李红云,赵社戌,孙雁.ANSYS 10.0基础及工程应用M,北京:机械工业出版社,20088.段进,倪栋,王国业.ANSYS 10.0结构分析从入门到精通M,北京:兵器工业出版社,20069.韩清凯，孙伟编. 弹性力学及有限元方法基础教程M, 沈阳:东北大学出版社, 200924