原创《ANSYSWorkbench优化技术在集装箱结构设计中应用》：本论文为免费优秀的关于ANSYSWorkbench论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
虽然集装箱工业有几十年的发展历史,但其设计主要基于经验数据,在相同材料用量的情况下难以保证性能最佳.本文介绍ANSYS Workbench优化分析模块及其优化分析步骤,并以集装箱底横梁为例进行优化分析.分析结果证明优化设计技术在集装箱结构设计中的可行性,该方法既能在保证集装箱结构性能最佳的同时降低材料消耗和制造成本,又能将设计者从繁杂的手工计算和试验中解放出来,提高工作效率.
1 ANSYS Workbench优化技术介绍
ANSYS Workbench诞生于2002年,是ANSYS公司的产品,和ANSYS Classic使用相同的求解器.由于ANSYS Workbench具有良好的用户操作界面,能和其他计算机辅助设计软件较好地兼容,自其诞生以来便得到工程设计和分析人员的重视.该技术除具有强大的多物理场分析功能外,还拥有强大的优化设计功能.
作为ANSYS Workbench中的快速优化工具,设计管理器通过用户输入的设计点拟合成响应曲面（线）实施优化,其主要构成部分包括：（1）目标驱动优化（Goal Driven Optimization,GDO）,实际上是一种多目标优化技术,其作用是从给出的一组样本中得出“最佳”设计点；（2）相关参数,用于得到所输入参数的敏感性,即得出某一输入参数对响应曲面影响的大小；（3）响应曲面,主要用于直观地观察所输人参数的影响,通过图表动态地显示输入参数和输出参数间的关系；（4）六西格玛（Six Sigma）设计,主要用于评估产品可靠性概率,判断产品是否满足六西格玛准则.
计算机辅助设计模型需要优化的设计变量传递到ANSYS Workbench中,在设计管理器中设定好约束条件及设计目标后,可以自动实现优化设计.
2 优化对象的选择
集装箱主要由前端、后端、底架、侧板、顶板等五大部件组成.底架承载集装箱大部分载荷,其强度在很大程度上决定集装箱的性能.集装箱底架主要由底侧梁、底横梁及地板组成,其中,底横梁作为主要承载部件发挥着重要作用,常用C形底横梁的尺寸参数主要有厚度、上翼缘宽度、下翼缘宽度等.本文以集装箱底横梁为优化对象,模拟其在小车试验中的受力情况,利用ANSYS Workbench对其进行优化分析.
3 有限元优化分析
3.1 建模
为简化模型及提高效率,先采用局部模型进行优化分析,得到优化结果后再用整箱模型进行验证.
在Solidworks中建立有限元分析模型,并传递到ANSYS Workbench中进行参数化；为保证参数在ANSYS Workbench中的可识别性,参数需加上“DS”前缀.考虑到小车作用载荷及结构的对称性,同时为提高计算效率,采用对称模型进行计算.集装箱底横梁优化模型如图1所示,集装箱底横梁优化参数如图2所示.
集装箱底横梁截面有4个尺寸参数,但考虑到采用木地板时底横梁的高度不发生变化,故优化过程中不对高度值（DSTh）进行优化,仅对底横梁厚度、上下翼缘宽度值进行优化.
3.2 网格划分
为提高网格质量及求解精度,集装箱地板及底横梁均采用六面体网格进行划分,为更好地反映底横梁的弯曲应力,沿其厚度方向划分三层网格,最终划分出的网格如图3所示.
3.3 参数设置及求解
设置相关的载荷参数及边界条件,将小车力作为均布载荷施加在面积为180mmx80mm的区域内.求解得到当前参数下的变形量为14.029mm,应力为342.53MPa,相应分析云图分别如图4和图5所示.
3.4 优化
在现有结构的基础上对集装箱底横梁结构进行优化,结合实际工艺及使用情况,优化参数的取值范围见表1.
采用ANSYS Workbench的响应面优化模块进行优化,该模块能根据输入参数及目标函数直接求解出优化设计点.优化目标函数给定为：质量小于当前值,变形量及应力最小.最终得到的优化设计点见表2.
根据优化结果,为更真实地反映受力情况,将优化设计点2代人20英尺标准集装箱模型进行分析验证,最终的分析结果见表3.由表3可见：优化后,单根底横梁质量减小1.39%,变形量增加0.85%,这主要是由于材料减少后导致底架的刚度降低且应力减小1.32%,从而使对应的永久变形量减小,满足试验要求.20英尺标准集装箱单根底横梁优化前后变形量及应力比较分别见图6和图7.
4 结束语
采用Solidworks和ANSYS Workbench协同仿真技术可以实现集装箱底横梁相关参数的优化设计,在提高底横梁性能的同时达到减少材料消耗和降低制造成本的目的.利用计算机辅助优化设计技术可以在制造集装箱产品前确定较优的设计方案,有利于在保证集装箱产品性能及节约成本的同时提高制造效率.
ANSYSWorkbench论文参考资料：
结论：ANSYSWorkbench优化技术在集装箱结构设计中应用为关于本文可作为ANSYSWorkbench方面的大学硕士与本科毕业论文workbench和ansys论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
