close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Презентация

код для вставкиСкачать
Конечно-элементное
моделирование и оптимизация
щелевого фильтроэлемента
Выполнил:
Цветков А. А.
Руководитель: Карпенко А. П.
Задачи дипломного проектирования
o Обзор типов и методов изготовления щелевых фильтров
o Разработка параметризованной модели щелевого фильтра
o Разработка программного обеспечения, позволяющего управлять
моделью, а также управлять вычислительным экспериментом в
средах инженерного анализа SolidWorks Simulation и ANSYS
o Построение адекватной конечно-элементной модели фильтра
o Оптимизация геометрии фильтроэлемента
Обзор типов и методов
изготовления щелевых фильтроэлементов
1) Получаемые механической обработкой
•
•
•
•
Фрезерование
Обработка давлением
Токарная обработка
Метод деформирующего резания
2) Получаемые физико-техническими методами обработки
• Электрохимическая обработка
• Лазерная обработка
3) Сборные
• Тканные
• Плотно намотанные
• Сварные
Постановка задачи
o N – число винтовых рядов щелей
o b – ширина щелей
o – угол наклона рядов щелей
o R – радиус траектории
инструмента
o S – осевой шаг щелей
o щ – число щелей
o  – высота спирали
c
и
o
o D, L – габариты фильтра
o h – толщина стенки фильтра
o G – длина необработанной
части фильтра
Постановка задачи.
Варьируемые параметры
Компоненты вектора варьируемых параметров
o угол наклона винтовой линии рядов щелей, град
x1 o шаг щелей, мм
x2 S o
o радиус вращения инструмента, мм
x3 Rи
Допустимая область значений варьируемых параметров
D X X | 30 x1 80; 1 x 2 3; 20 x 3 50 Критерии оптимальности фильтра
o Живое сечение - отношение суммарной площади щелей
площади нарезанной части поверхности фильтра
ф1 ( X ) 1
2
m in ;
X
1 N c n щ l вн . щ b ;
к
2 2 rH c
o Жесткость фильтра - раскрытие щелей в результате
растяжения фильтра осевой силой, приложенной к одному из
торцов фильтроэлемента при закреплении другого торца
ф2 ( X ) L
Hc
S o m in
X
o Прочность фильтра - максимальное напряжение, возникающее
в материале фильтра при фиксированном перепаде давлений
ф 3 ( X ) m in
X
Постановка задачи оптимизации
Рассматриваем детерминированную задачу глобальной условной
оптимизации
m in Ф ( Х ) Ф ( Х ), Х D X
*
X
X ( x1 , x 2 , x 3 )
- вектор варьируемых параметров
Ф ( X ) ( ф1 ( X ), ф 2 ( X ), ф 3 ( X ))
- векторный критерий оптимальности
Разработка модели фильтроэлемента
o Модель разработана в системе SolidWorks
o Щелевые отверстия, расположенные по спирали, были
созданы при помощи массивов, управляемых кривой
o Параметризация выполнена на основе известных
математических зависимостей
Программное обеспечение
o Используется для управления параметрами
модели и для проведения серии экспериментов
в среде SolidWorks Simulation
o Реализовано с использованием API SolidWorks
o Язык разработки - С#
Конечно-элементная модель фильтроэлемента.
SolidWorks
Исходя из полученных значений
энергии деформации и времени
расчета максимальная длина ребра
КЭ s m ax принимается равной 1 мм.
Оптимизация геометрии фильтроэлемента с
использованием приложения PREF
Решение задачи оптимизации сводится к решению однокритериальной задачи
глобальной условной оптимизации
m in ( Х , ) ( Х , ), Х D X
*
X
( 1 , 2 , ..., m ) D вектор весовы х м нож ителей
D м н ож ество доп усти м ы х зн ач ен и й этого вектор а
МКО–задача сводится к задаче отыскания вектора max ( ) ( ),
*
*
D ,
D
такого что
- функция предпочтений ЛПР
Для аппроксимации функции предпочтений в программе PREF использован
многослойный персептрон с семью нейронами в скрытом слое.
В качестве метода глобальной условной оптимизации использован метод
мультистарта в комбинации с прямым методом многомерной локальной
условной оптимизации Constrained Optimization BY Linear Approximations
Результаты вычислительных экспериментов.
SolidWorks
o Угол наклона винтовой линии рядов
щелей x1 59 град;
o Шаг щелей x 2 S 0 1 м м ;
o Радиус вращения инструмента x 3 R и
o Живое сечение ф1 0, 093
o Жесткость фильтра ф 2 0, 012 м м ;
o Прочность фильтра ф 3 3, 675 М П а.
49 мм;
Конечно-элементная модель. ANSYS
Метод оптимизации
на основе техники метамоделирования. ANSYS
1) Планы проведения эксперимента
•
•
•
•
•
Central Composite Design (CCD)
Box-Behnken Design
Sparse Grid Initialization
Latin Hypercube Sampling Design (LHS)
Optimal Space-Filling Design (OSF)
2) Методы построения метамодели
•
•
•
•
•
Full 2nd-Order Polynomial
Kriging
Non-Parametric Regression
Neural Network
Sparse Grid
Вычислительные эксперименты. ANSYS Workbench
Организационно-экономическая часть
Структура затрат
Заработная
плата
76%
Диаграмма Ганта
Прочие
затраты
0,4%
Материальные
затраты
0,2%
Другое
1%
Отчисления в
социальные
фонды
23%
Амортизационные
отчисления
0,6%
Таблица статей затрат
Статья
Итого:
Сумма, руб
Отчисления в социальные фонды
114750
Заработная плата
382500
Амортизационные отчисления
3013
Прочие затраты
2000
Материальные затраты
1000
503263
Выводы
o Выполнен обзор основных типов и методов изготовления щелевых
фильтроэлементов.
o Разработана параметризованная модель щелевого фильтроэлемента в среде
SolidWorks
o Разработано программное приложение для проведения экспериментов в
среде SolidWorks
o Выполнено исследование по выбору адекватной конечно-элементной сетки
в среде SolidWorks
o Решена задача трехкритериальной оптимизации геометрии фильтра с
использованием приложения PREF
o Выполнен выбор конечно-элементной сетки в среде ANSYS Workbench
o Рассмотрена техника метамоделирования при решении задач
многокритериальной оптимизации
o В среде ANSYS решена задача трёхкритериальной оптимизации фильтра с
использованием технологии метамоделирования
o Произведен расчет трудоемкости и затрат выполнения проекта
o Проведён анализ вредных факторов при работе с ПЭВМ
Спасибо за внимание!
Документ
Категория
Презентации
Просмотров
15
Размер файла
1 022 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа