高速磨床结构分析软件平台的开发与应用

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机床业是一个国家的基础产业,机床业的进步与制造技术的提高具有极其密切的关系。可以说一个国家的机床发展水平是其工业发展水平的衡量。作为一种重要的机床,磨床,尤其是高速磨床在现代工业发展的进程中体现出了重要价值。然而,我国在高速磨床方面的研究工作起步晚、起点低;高速磨床的发展水平明显落后于西方发达国家。本文根据长期以来高速磨床结构改进方法上存在的问题,提出了自主研发的高速磨床零部件结构优化软件平台,对高速磨床关键零部件的结构特性进行了优化。自主研发的软件平台采用了模块化开发技巧,结合了Visual C++6.0和FORTRAN两种计算机编程语言。充分利用了Visual C++6.0可视化用户界面的功能,将其作为主体编程语言,以人机交互的方式将结构优化流程一步一步在软件用户界面上展现给用户。在混合编程过程中,FORTRAN语言编译了有限元软件批处理运算、试验设计、构建近似模型、遗传算法等多个动态链接库,Visual C++6.0凭借与FORTRAN语言的良好编程接口,实现了对动态链接库的快速调用。VisualC++6.0语言在编程过程中把每个功能模块所需的函数和数据封装在一起,根据需要灵活设置类成员的访问权限:公有、私有和受保护的。实现了类与类之间的数据共享和数据屏蔽。自主研发的软件平台结合了有限元方法、试验设计、近似模型、遗传算法等数值计算方法。自主研发的软件平台将复杂的结构优化设计问题转变成简单的数值优化问题,在一定程度上可以降低高速磨床零部件结构优化问题的工作量,减少人力物力,省时省工。本文利用实验手段对高速磨床主轴的软件平台优化结果进行了验证,并对高速磨床整机结合部处连接刚度进行了求解。经检验,该软件平台实现了以下功能:1对商业有限元软件的动态调用和快速提取有限元分析结果;2引入了试验设计手段提取结构特征信息;3充分利用了近似模型的优点,简化了结构尺寸参数与结构特性之间的复杂规律;4利用遗传算法对获取的近似模型进行了优化分析。
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