顧永妍1 葛志磊2

（1.揚(yáng)州宇揚(yáng)機(jī)電有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225000；2.揚(yáng)州市育英鈑金機(jī)械有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225124）

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平的提升，我國(guó)各個(gè)行業(yè)都在朝著信息化、自動(dòng)化的方向大步前進(jìn)，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，只有通過(guò)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新才能立于不敗之地，并滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需求。機(jī)械產(chǎn)品是我國(guó)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，但目前的設(shè)計(jì)技術(shù)并不能滿足時(shí)代發(fā)展需求，因此對(duì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行深入分析，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

一、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法和層次

（一）尺寸方面的優(yōu)化技術(shù)

尺寸技術(shù)優(yōu)化是確保拓?fù)渑c形狀關(guān)系不受影響，通過(guò)在優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，找到機(jī)械產(chǎn)品最佳的尺寸變量，通過(guò)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)重新組合，進(jìn)而制定最高效的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

（二）形狀方面的優(yōu)化技術(shù)

在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不但要保證產(chǎn)品尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)，還要在外觀上滿足實(shí)際施工需求。因此，形狀優(yōu)化技術(shù)要確保機(jī)械產(chǎn)品拓?fù)潢P(guān)系恒定，在對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要找到最佳形狀變量，根據(jù)設(shè)計(jì)不同的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，找到能夠與實(shí)際工程相符的形狀，讓機(jī)械產(chǎn)品發(fā)揮使用功能。

（三）拓?fù)浞矫娴膬?yōu)化技術(shù)

拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)是利用離散結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化的，但在優(yōu)化過(guò)程中，要注意孔洞數(shù)量，以及形狀與分布現(xiàn)象，還要對(duì)結(jié)構(gòu)邊界采取優(yōu)化措施。離散結(jié)構(gòu)拓?fù)浼夹g(shù)是確保機(jī)械產(chǎn)品數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的核心技術(shù)，保證各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)最優(yōu)連接方式。

二、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展概況

在傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品制造過(guò)程中，采用的生產(chǎn)方式一般是單純的按批次制造方法，生產(chǎn)的產(chǎn)品類型極具單一特點(diǎn)?，F(xiàn)階段，該種形式已經(jīng)得到了很好的改善，更多的機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)采用的批量較小、種類較多的生產(chǎn)方式，新生產(chǎn)方式的采用，在很大程度上提升了機(jī)械制造企業(yè)的生產(chǎn)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，繼而在市場(chǎng)中占據(jù)更多的市場(chǎng)份額，提升企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。與此同時(shí)，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的開(kāi)展還有效的節(jié)省了制造企業(yè)的生產(chǎn)時(shí)間，降低成本的同時(shí)，優(yōu)化了現(xiàn)有的生產(chǎn)效率。另一方面，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)流程主要按照以下內(nèi)容執(zhí)行：①在機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)之前，需要先行確定優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)。該項(xiàng)流程的執(zhí)行主要是為了充分滿足機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)要求。②設(shè)計(jì)函數(shù)變量。該項(xiàng)操作的執(zhí)行，主要是為了確定不同機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)參數(shù)變量數(shù)值。③設(shè)定機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件。主要用于限定優(yōu)化設(shè)計(jì)期間算法變量浮動(dòng)空間。④方案評(píng)價(jià)。在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該同時(shí)設(shè)計(jì)出不同方向的多種優(yōu)化方案，從其中選取最佳方案運(yùn)用。

三、機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用的未來(lái)發(fā)展前景

（一）更利于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建

機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作開(kāi)展水平的不斷提升，與時(shí)代的發(fā)展、行業(yè)的創(chuàng)新之間具有密不可分的聯(lián)系，20世紀(jì)中期以來(lái)，機(jī)械設(shè)計(jì)工作的發(fā)展方向越來(lái)越趨向于結(jié)構(gòu)模型的復(fù)雜化，同時(shí)對(duì)于大型結(jié)構(gòu)模型的有效構(gòu)建也起到了重要的促進(jìn)作用，即高度優(yōu)化了傳統(tǒng)制造行業(yè)中機(jī)械產(chǎn)品模型的構(gòu)建水平和質(zhì)量。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)變量參數(shù)量增加，使得結(jié)構(gòu)分析的推導(dǎo)與數(shù)值計(jì)算工作開(kāi)展難度也得到了相應(yīng)的提升，隨著大型機(jī)械設(shè)備的不斷研發(fā)更新，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化并未及時(shí)更新出有效的算法公式，為機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量提升造成了一定的不良影響。此時(shí)，全新機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用，能夠在很大程度上為大型結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化創(chuàng)造奠定技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)。具體而言，通過(guò)將較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解程不同的子結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐一分解優(yōu)化，甚至可以將涉及到多個(gè)學(xué)科的優(yōu)化按照學(xué)科的不同進(jìn)行有效優(yōu)化。

（二）與計(jì)算機(jī)技術(shù)有效結(jié)合

在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)和制造企業(yè)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作過(guò)程中，現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)優(yōu)化工作正在面向與計(jì)算機(jī)技術(shù)的有效結(jié)合的方向發(fā)展。現(xiàn)階段中，機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)正在與計(jì)算技術(shù)相結(jié)合的發(fā)展方向前進(jìn)。通過(guò)對(duì)計(jì)算過(guò)程的有效優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化質(zhì)量的提升，提升工業(yè)、制造機(jī)械生產(chǎn)產(chǎn)品構(gòu)件的精確參數(shù)值，最終優(yōu)化生產(chǎn)質(zhì)量。

（三）機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)后能夠解決更多的機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中逐漸擁有了處理以下問(wèn)題的能力：1.建模能力。在機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，可以直接運(yùn)用除數(shù)學(xué)方法之外的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)進(jìn)行建模處理；2.隨機(jī)變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)。在該項(xiàng)設(shè)計(jì)中，主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容是指將隨機(jī)設(shè)計(jì)的變量進(jìn)行確定,然后構(gòu)建隨機(jī)性的目標(biāo)函數(shù)，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的隨機(jī)模型進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算求解，得出最佳設(shè)計(jì)參數(shù)。3.多學(xué)科系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在該項(xiàng)機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作開(kāi)展過(guò)程中，主要是將諸如搜索策略與數(shù)據(jù)分析以及設(shè)計(jì)管理等內(nèi)容進(jìn)行有效的集成，通過(guò)對(duì)集成結(jié)果的分析，總結(jié)出整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)工程運(yùn)行系統(tǒng)的構(gòu)成情況。在系統(tǒng)的分解研究期間，可以發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的每一種子系統(tǒng)的變量以及設(shè)計(jì)函數(shù)的構(gòu)成狀況都具有一定的協(xié)調(diào)性。此時(shí)，依據(jù)子系統(tǒng)之間的練聯(lián)系以及優(yōu)化后的計(jì)算結(jié)果分析，實(shí)現(xiàn)人工參與性質(zhì)的系統(tǒng)求解進(jìn)程調(diào)控設(shè)計(jì)目標(biāo)。

結(jié)語(yǔ)

機(jī)械產(chǎn)品對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要，社會(huì)將關(guān)注點(diǎn)更多的放在了機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與質(zhì)量方面，因此要降低產(chǎn)品殘次率，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)保證產(chǎn)品質(zhì)量，使企業(yè)能夠更好的發(fā)展。