序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程，我們?yōu)槟扑]一篇機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來(lái)更深刻的閱讀感受。

在科學(xué)技術(shù)不斷研發(fā)更新的當(dāng)前時(shí)期下，制造生產(chǎn)企業(yè)想要在現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中贏得有效的立足之地，就必須提升自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。在這一過(guò)程中，企業(yè)自身制造業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的更新、提升產(chǎn)品的復(fù)雜性就成為適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的重要手段。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)期間，產(chǎn)品的生產(chǎn)方式比較單一，新形式的生產(chǎn)方法研發(fā)，在很大程度上降低了生產(chǎn)成本并縮短了生產(chǎn)周期，高效提升企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。基于此，針對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用與研究這一課題進(jìn)行深入研究對(duì)于生產(chǎn)效率的提升具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1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(lèi)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(lèi)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。

2機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用

2.1優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)拓?fù)?

傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械制造工作中，在進(jìn)行機(jī)械的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，技術(shù)設(shè)計(jì)人員普遍會(huì)將設(shè)計(jì)的精力集中在結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化工作中，但是對(duì)于機(jī)械零部件上的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則比較少，相應(yīng)的文獻(xiàn)研究?jī)?nèi)容也比較匱乏。伴隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)械制造水平的不斷提升，專(zhuān)業(yè)人員在該方面的設(shè)計(jì)重視程度有了很好的提升，相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)意識(shí)也得到了很好的培養(yǎng)。具體而言，在進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作時(shí),設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)通常集中在兩個(gè)方面，其一是連續(xù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，其二是離散結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。前者的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是指對(duì)于空洞的數(shù)量、形狀、分布范圍以及部分的結(jié)構(gòu)邊界的有效優(yōu)化。與前者相比，后者的優(yōu)化設(shè)計(jì)重點(diǎn)主要集中于不同關(guān)鍵連接點(diǎn)的設(shè)計(jì)著手，同時(shí)需要提前確定不同設(shè)計(jì)位置的關(guān)鍵點(diǎn)。

2.2優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形狀

在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)工作時(shí)，由于提升機(jī)械設(shè)備性能需要設(shè)計(jì)到諸多的施工任務(wù)，所以在具體的工作開(kāi)展時(shí)應(yīng)該進(jìn)行深入研發(fā)探究。具體來(lái)講，大部分的工業(yè)或制造業(yè)中都需要應(yīng)用到大型機(jī)械設(shè)備，在該種類(lèi)型的設(shè)備中，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，不同構(gòu)件的形狀也各不相同，很難進(jìn)行統(tǒng)一性的規(guī)劃分析，繼而為機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)化工作開(kāi)展制造了相應(yīng)的難度。自20時(shí)期中期以來(lái)，工業(yè)、制造業(yè)等行業(yè)興起，為了充分提升生產(chǎn)效率，國(guó)內(nèi)外分別針對(duì)機(jī)械制造設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行了大量的研究，在國(guó)內(nèi)，對(duì)于機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化重點(diǎn)主要集中在形狀設(shè)計(jì)優(yōu)化、制造業(yè)機(jī)器人優(yōu)化以及機(jī)械零部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面。

2.3優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)結(jié)構(gòu)

開(kāi)展機(jī)械設(shè)計(jì)科學(xué)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化時(shí)，為了更好的完成優(yōu)化目標(biāo)，提高生產(chǎn)效率，就一定要專(zhuān)門(mén)針對(duì)科多科學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合性的分析，使得機(jī)械設(shè)計(jì)工作能夠面向總體性、系統(tǒng)性的方向發(fā)展進(jìn)步。另一方面，在具體的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究期間，如果設(shè)計(jì)人員僅是從一個(gè)方面進(jìn)行研發(fā)，有很大幾率會(huì)出現(xiàn)優(yōu)化結(jié)果與預(yù)期設(shè)計(jì)思想不符合的問(wèn)題?，F(xiàn)階段，為了有效解決該類(lèi)問(wèn)題，應(yīng)用MOD理論進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的新興優(yōu)化分析，首先需要做到的就是利用該較為完整的理論為即將開(kāi)展的機(jī)械機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供有效的理論基礎(chǔ)保障，最終才能有效實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)化效果的全面提升。

2.4優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸

在工業(yè)與制造業(yè)中，進(jìn)行各種生產(chǎn)設(shè)備的機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作時(shí)，機(jī)械結(jié)構(gòu)本身的尺寸設(shè)計(jì)就成為整體設(shè)計(jì)工作中的關(guān)鍵工作內(nèi)容，同時(shí)對(duì)于設(shè)計(jì)尺寸的要求也十分精準(zhǔn)。正式開(kāi)展機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，作為研發(fā)人員，需要意識(shí)到零件自身尺寸的大小必須與生產(chǎn)需求相適應(yīng)。在經(jīng)由多個(gè)不同零部件組建而成的機(jī)械設(shè)備中，一旦出現(xiàn)某一個(gè)零部件不符合生產(chǎn)需求，就會(huì)接連對(duì)各類(lèi)零部件的聯(lián)接效果造成不良影響，加大使用期間各個(gè)部件間的磨損程度，更嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致整體生產(chǎn)設(shè)備無(wú)法投入生產(chǎn)運(yùn)行，出現(xiàn)報(bào)廢問(wèn)題。換言之，如果一個(gè)零部件所關(guān)聯(lián)到的其他構(gòu)件數(shù)量越多，那么對(duì)其尺寸的精確度要求就越高。另一方面，在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的尺寸優(yōu)化作業(yè)時(shí)，必須確保機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的形狀與拓?fù)渲g的關(guān)系維持不變。然后在這一基礎(chǔ)上再去應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)將尺寸面向精確度更高的方面進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，最終提升機(jī)械產(chǎn)品的使用性能。

2.5優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)性能

進(jìn)行機(jī)械機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能分析時(shí)，能夠發(fā)現(xiàn)，影響其應(yīng)用效果最直接的因素就是當(dāng)機(jī)械結(jié)構(gòu)本身受到來(lái)自外界各種力的作用時(shí)，其所呈現(xiàn)出來(lái)的外形變化規(guī)律與相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)浮動(dòng)變化情況之間緊密的聯(lián)系。想要有效實(shí)現(xiàn)在工作強(qiáng)度不變的狀況下將機(jī)械產(chǎn)品的使用壽命進(jìn)行一定程度的延長(zhǎng)，就一定要進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)，主要是通過(guò)對(duì)該方面的優(yōu)化能夠更好的反映出機(jī)械產(chǎn)品現(xiàn)階段能夠接受的最大工作強(qiáng)度，并計(jì)算出其最長(zhǎng)使用壽命。另一方面，針對(duì)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于機(jī)械產(chǎn)品本身工作任務(wù)量以及工作負(fù)擔(dān)的減少也具有很好的促進(jìn)作用。

3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

3.1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。

3.2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?，F(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。

3.3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)。

4總結(jié)

綜上所述，在制造業(yè)機(jī)械結(jié)構(gòu)生產(chǎn)研發(fā)過(guò)程中，機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),在很大程度上推動(dòng)了制造業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量提升和性能優(yōu)化，同時(shí)，也為機(jī)械行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)的發(fā)展機(jī)遇。另一方面，機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的展開(kāi)，也在很大層面上有效縮短了機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提升了制造行業(yè)企業(yè)本身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，最終推動(dòng)了國(guó)內(nèi)整個(gè)工業(yè)、制造行業(yè)的技術(shù)應(yīng)用水平。由于受到多種因素的影響，文中的內(nèi)容并不全面，有待補(bǔ)充，希望其中的部分內(nèi)容能夠?yàn)楹罄m(xù)關(guān)于本課題的研究提供參考。

作者:韋培培 單位:西安中飛航空測(cè)試技術(shù)發(fā)展有限公司