Конечно-элементное моделирование и оптимизация щелевого фильтроэлемента


The Presentation inside:

Slide 0

Конечно-элементное моделирование и оптимизация щелевого фильтроэлемента Выполнил: Цветков А. А. Руководитель: Карпенко А. П.


Slide 1

Задачи дипломного проектирования Обзор типов и методов изготовления щелевых фильтров Разработка параметризованной модели щелевого фильтра Разработка программного обеспечения, позволяющего управлять моделью, а также управлять вычислительным экспериментом в средах инженерного анализа SolidWorks Simulation и ANSYS Построение адекватной конечно-элементной модели фильтра Оптимизация геометрии фильтроэлемента


Slide 2

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


Slide 3

Постановка задачи – число винтовых рядов щелей b – ширина щелей – угол наклона рядов щелей – радиус траектории инструмента – осевой шаг щелей ?? щ – число щелей ?? ?? – высота спирали D, L – габариты фильтра h – толщина стенки фильтра G – длина необработанной части фильтра


Slide 4

Постановка задачи. Варьируемые параметры Компоненты вектора варьируемых параметров угол наклона винтовой линии рядов щелей, град шаг щелей, мм радиус вращения инструмента, мм Допустимая область значений варьируемых параметров


Slide 5

Критерии оптимальности фильтра Живое сечение - отношение суммарной площади щелей к площади нарезанной части поверхности фильтра Жесткость фильтра - раскрытие щелей в результате растяжения фильтра осевой силой, приложенной к одному из торцов фильтроэлемента при закреплении другого торца Прочность фильтра - максимальное напряжение, возникающее в материале фильтра при фиксированном перепаде давлений


Slide 6

Постановка задачи оптимизации Рассматриваем детерминированную задачу глобальной условной оптимизации - вектор варьируемых параметров - векторный критерий оптимальности


Slide 7

Разработка модели фильтроэлемента Модель разработана в системе SolidWorks Щелевые отверстия, расположенные по спирали, были созданы при помощи массивов, управляемых кривой Параметризация выполнена на основе известных математических зависимостей


Slide 8

Программное обеспечение Используется для управления параметрами модели и для проведения серии экспериментов в среде SolidWorks Simulation Реализовано с использованием API SolidWorks Язык разработки - С#


Slide 9

Конечно-элементная модель фильтроэлемента. SolidWorks Исходя из полученных значений энергии деформации и времени расчета максимальная длина ребра КЭ принимается равной 1 мм.


Slide 10

Оптимизация геометрии фильтроэлемента с использованием приложения PREF Решение задачи оптимизации сводится к решению однокритериальной задачи глобальной условной оптимизации МКО–задача сводится к задаче отыскания вектора 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


Slide 11

Результаты вычислительных экспериментов. SolidWorks Угол наклона винтовой линии рядов щелей Шаг щелей Радиус вращения инструмента Живое сечение Жесткость фильтра Прочность фильтра


Slide 12

Конечно-элементная модель. ANSYS


Slide 13

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


Slide 14

Вычислительные эксперименты. ANSYS Workbench


Slide 15

Организационно-экономическая часть Диаграмма Ганта Структура затрат Таблица статей затрат


Slide 16

Выводы Выполнен обзор основных типов и методов изготовления щелевых фильтроэлементов. Разработана параметризованная модель щелевого фильтроэлемента в среде SolidWorks Разработано программное приложение для проведения экспериментов в среде SolidWorks Выполнено исследование по выбору адекватной конечно-элементной сетки в среде SolidWorks Решена задача трехкритериальной оптимизации геометрии фильтра с использованием приложения PREF Выполнен выбор конечно-элементной сетки в среде ANSYS Workbench Рассмотрена техника метамоделирования при решении задач многокритериальной оптимизации В среде ANSYS решена задача трёхкритериальной оптимизации фильтра с использованием технологии метамоделирования Произведен расчет трудоемкости и затрат выполнения проекта Проведён анализ вредных факторов при работе с ПЭВМ


Slide 17

Спасибо за внимание!


×

HTML:





Ссылка: