Phân tích kết cấu trụ đứng của thân máy phay CNC với giải pháp tối ƣu hóa topology

Luận văn Thạc sĩ khoa học MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU 11 Chƣơng TỔNG QUAN VỀ MÁY CÔNG CỤ HIỆN ĐẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU TRONG THIẾT KẾ 14 1.1 Máy công cụ đại 14 1.2 Đặc điểm kết cấu máy công cụ CNC 15 1.3 Độ xác gia công độ cứng vững hệ thống Máy – Gá – Dao – Chi tiết 16 1.4 Thiết kế mô đun vấn đề tối ƣu hóa 18 Chƣơng PHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ CÁC VẤN ĐỀ VỀ TỐI ƢU HÓA KẾT CẤU 20 2.1 Phƣơng pháp phần tử hữu hạn 20 2.1.1 Lịch sử phát triển phƣơng pháp phần tử hữu hạn 20 2.1.2 Khái niệm phƣơng pháp phần tử hữu hạn 21 2.1.3 Xấp xỉ phần tử hữu hạn 21 2.1.4 Định nghĩa hình học phần tử hữu hạn 22 2.1.5 Sơ đồ tính toán PPPTHH 23 2.1.6 Ứng dụng số ví dụ 24 2.2 Tối ƣu hóa kết cấu 27 2.2.1 Tối ƣu hóa 27 2.2.2 Tối ƣu hóa kết cấu 28 2.2.3 Tối ƣu hóa kích thƣớc 29 Giần Hải Anh – CB101230 Luận văn Thạc sĩ khoa học 2.2.4 Tối ƣu hóa hình dạng 30 2.2.5 Tối ƣu hóa Topology 30 2.3 Các vấn đề thiết kế kết cấu thân máy công cụ 43 2.3.1 Các yêu cầu khung máy công cụ 43 2.3.2 Vật liệu cho kết cấu khung 44 2.3.3 Tiêu chuẩn tải trọng tĩnh 45 2.3.4 Tiêu chuẩn thiết kế hình dạng cho tải trọng động 60 2.3.5 Tiêu chuẩn tải trọng nhiệt 64 Chƣơng TÍNH TOÁN, MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƢU HÓA 67 3.1 ANSYS ứng dụng triển khai sở phƣơng pháp phần tử hữu hạn 67 3.1.1 Công ty ANSYS 67 3.1.2 Phần mềm ANSYS 67 3.1.3 Ansys Workbench 69 3.1.4 Giải toán phần mềm Ansys Workbench 70 3.2 Mô hình hóa số phân tích sở 71 3.3 Tối ƣu hóa kết cấu trụ máy 74 3.3.1 Mô hình số điều kiện biên cho toán tối ƣu 74 3.3.2 Tối ƣu hóa kết cấu trụ máy 76 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 92 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 PHỤ LỤC 97 Giần Hải Anh – CB101230 Luận văn Thạc sĩ khoa học LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là: Giần Hải Anh, học viên cao học lớp 10BCTM-KH khóa 2010 Chuyên ngành: Máy Dụng cụ Đề tài: Phân tích kết cấu trụ đứng thân máy phay CNC với giải pháp tối ƣu hóa topology Giáo viên hƣớng dẫn: TS Lê Giang Nam Tôi xin cam đoan nghiên cứu, thực nghiệm nội dung luận văn tác giả thực trung thực Hà Nội ngày … tháng … năm 2012 Học Viên Giần Hải Anh Giần Hải Anh – CB101230 Luận văn Thạc sĩ khoa học LỜI CẢM ƠN Trong trình nghiên cứu thực nội dung luận văn này, tác giả gặp nhiều khó khăn trang thiết bị nhƣ tài liệu để tiến hành nghiên cứu thực nghiệm Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn tới TS Lê Giang Nam, ngƣời trực tiếp tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ tháo gỡ khó khăn cho suốt trình làm việc thực nhiệm vụ luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tới tập thể thầy cô giáo môn Máy Ma sát học - Viện khí - Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện cho đƣợc làm việc giúp đỡ trình làm thực nghiệm luận văn Hà Nội ngày … tháng … năm 2012 Học Viên Giần Hải Anh Giần Hải Anh – CB101230 Luận văn Thạc sĩ khoa học DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ansys Phần mềm công nghiệp dùng cho thiết kế, phân tích tính toán học, dòng chất lƣu, điện từ … hãng ANSYS Inc Catia Phần mềm công nghiệp dùng cho thiết kế, phân tíchcủa hãng Dassault Systèmes CNC ComputerNumericalControl, máy điều kiển số ER Evolutionary Rate, hệ số tiến hóa ESO Tối ƣu hóa Topology theo hƣớng tiến hóa Inventor Phần mềm công nghiệp dùng cho thiết kế, phân tích, tính toán học hãng Autodesk PTHH Phần tử hữu hạn RR Rejection Ratio, hệ số cho phép kiểm soát loại bỏ phần tử SIMP Tối ƣu hóa Topology theo hƣớng mật độ Giần Hải Anh – CB101230 Luận văn Thạc sĩ khoa học DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Ảnh hƣởng hệ số loại bỏ phần tử RR đến kết tối ƣu 37 Bảng 2-2: Ảnh hƣởng hệ số loại bỏ phần tử ban đầu RR0 lên trình tiến hóa 39 Bảng 2-3: Ảnh hƣởng hệ số tiến hóa ER lên trình tiến hóa 40 Bảng 2-4: Ảnh hƣởng kích thƣớc phần tử tới trình tiến hóa 41 Bảng 2-5: Biểu đồ thể ảnh hƣởng số lƣợng phần tử chia 42 Bảng 2-6: Đặc tính vật liệt kết cấu 44 Bảng 2-7: Độ bền uốn xoắn dạng mặt cắt 49 Bảng 2-8: Độ bền uốn xoắn máy công cụ với loại gân 50 Bảng 2-9: Độ đàn hồi,thể tích kết cấu đóng thân máy 52 Bảng 2-10: So sánh đánh giá kết cấu 53 Bảng 2-11: Điều kiện đàn hồi bệ máy dƣới tải trọng xoắn 54 Bảng 3-1: Điều kiện biên cho toán phân tích sở trụ đứng thân máy phay CNC 72 Bảng 3-2: Kết tính toán chuyển vị, ứng suất cho phân tích sở 73 Bảng 3-3: Hình dạng trụ đứng ứng mode tần số dao động tự nhiên 73 Bảng 3-4: Bảng tổng hợp giá trị tính toán cho trụ đứng máy phay BridgePort –TC1 73 Bảng 3-5: Điều kiện biên cho toán tối ƣu trụ đứng thân máy phay CNC 75 Bảng 3-6: Các trƣờng hợp làm việc máy 78 Bảng 3-7: Các trƣờng hợp chịu tải trọng trụ máy 79 Bảng 3-8: Kết tính chuyển vị, ứng suất cho trƣờng hợp A 80 Bảng 3-9: Kết tính chuyển vị, ứng suất cho trƣờng hợp B 80 Bảng 3-10: Kết tính chuyển vị, ứng suất cho trƣờng hợp C 80 Bảng 3-11: Kết tính chuyển vị, ứng suất cho trƣờng hợp D 80 Bảng 3-12: Kết tính chuyển vị, ứng suất cho trƣờng hợp E 81 Bảng 3-13: Kết tính chuyển vị, ứng suất cho trƣờng hợp F 81 Giần Hải Anh – CB101230 Luận văn Thạc sĩ khoa học Bảng 3-14: Kết tính chuyển vị, ứng suất cho trƣờng hợp G 81 Bảng 3-15: Kết tính chuyển vị, ứng suất cho trƣờng hợp H 81 Bảng 3-16: Bảng tổng hợp giá trị chuyển vị ứng suất lớn 82 Bảng 3-17: Đồ thị chuyển vị, ứng suất trƣờng hợp D G 83 Bảng 3-18: Kết tối ƣu Topology với lƣới lập phƣơng 50x50x50mm (D) 84 Bảng 3-19: Kết tối ƣu Topology với lƣới lập phƣơng 50x50x50mm (G) 86 Bảng 3-20: Kích thƣớc thành, vách gân cho kết cấu đúc 89 Bảng 3-21: Kích thƣớc thành, vách gân cho kết cấu hàn 89 Bảng 4-1: Bảng so sánh trƣờng hợp: thiết kế theo kinh nghiệm, máy có sẵn tối ƣu 92 Giần Hải Anh – CB101230 Luận văn Thạc sĩ khoa học DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Trung tâm gia công phay CNC 15 Hình 1.2: Sơ đồ khối hệ thống động lực học mạch hở 17 Hình 1.3: Sơ đồ khối hệ thống động lực học mạch kín 17 Hình 1.4: Dòng lực máy khoan ngang 18 Hình 1.5: Cấu trúc thứ bậc thiết kết mô đun 19 Hình 2.1: Sự giao phần tử (biên giới) 22 Hình 2.2: Phần tử chiều 22 Hình 2.3: Phần tử chiều 23 Hình 2.4: Phần tử chiều tứ diện 23 Hình 2.5: Phần tử chiều lăng trụ 23 Hình 2.6: Sơ đồ khối chƣơng trình tính toán theo phƣơng pháp PTHH 24 Hình 2.7: Bài toán kết cấu với phần mềm Catia 25 Hình 2.8: Bài toán kết cấu với phần mềm Inventor 25 Hình 2.9: Bài toán phát sinh truyền nhiệt với phần mềm Ansys 26 Hình 2.10: Tối ƣu hoá kích thƣớc 29 Hình 2.11: Tối ƣu hoá hình dạng 30 Hình 2.12: Mô hình vật liệu phƣơng pháp mật độ 32 Hình 2.13: Mô hình toán tối ƣu 33 Hình 2.14: Kết tối ƣu Topology theo hƣớng mật độ (SIMP) 33 Hình 2.15: Kết tối ƣu Topology theo hƣớng tiến hóa (ESO) 33 Hình 2.16: Giải thuật cho phƣơng pháp tiến hóa ESO 36 Hình 2.17: Một số cấu trúc máy công cụ 43 Hình 2.18: Biến dạng máy ép tải trọng tĩnh gây 45 Hình 2.19: Mối liên hệ độ cứng 46 Hình 2.20: Phân tích biến dạng 48 Hình 2.21: Biến dạng thân máy 49 Giần Hải Anh – CB101230 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hình 2.22: Các loại gân tăng cứng 50 Hình 2.23: Thiết kế gân 51 Hình 2.24: Ảnh hƣởng lỗ tới độ cứng dầm rỗng 55 Hình 2.25: Kết cấu số dạng thân máy 56 Hình 2.26: Sự uốn cong mối nối 57 Hình 2.27: Độ cứng vững thiết kế 57 Hình 2.28: Tỷ lệ chiều dày mặt bích diện tích 58 Hình 2.29: Biến dạng bulong 58 Hình 2.30: Dạng lò xo tƣơng đƣơng bulong 59 Hình 2.31: Thân máy có mặt cắt hình chữ nhật 59 Hình 2.32: Thân máy có mặt cắt hình tròn 60 Hình 2.33: Mô hình dao động tự nhiên máy tiện trục 61 Hình 2.34:Độ lệch rung động máy phay hai trụ 62 Hình 2.35: Phân tích đặc tính động máy công cụ 63 Hình 2.36: Thay đổi chế độ động 64 Hình 2.37: Các đƣờng đẳng nhiệt thành ụ trƣớc máy tiện 65 Hình 2.38: Ảnh hƣởng kết cấu đến khả biến dạng nhiệt thân máy 66 Hình 3.1: Ansys Workbench 69 Hình 3.2: Môi trƣờng ANSYS WORKBENCH 70 Hình 3.3: Máy phay Bridgeport – TC1 71 Hình 3.4: Mô hình số trụ đứng thân máy với mô đun Goemetry 72 Hình 3.5: Mô hình số 74 Hình 3.6: Xây dựng mô hình 76 Hình 3.7: Nạp thông số vật liệu, gán cho mô hình chia lƣới 77 Hình 3.8: Thiết lập điều kiện biên yêu cầu cho kết 79 Hình 3.9: Goad Driver Otimization với biến vị trí cụm đầu trục VT 82 Hình 3.10: Shape Optimization-Topology 84 Hình 3.11: Phần đỉnh cong 87 Giần Hải Anh – CB101230 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hình 3.12: Phần rìa sát ray dẫn hƣớng 87 Hình 3.13: Phần gân độ dày thành 87 Hình 3.14: Phần đế 88 Hình 3.15: Mô hình tính – Phân tích giảm khối lƣợng - Mô hình với hình dáng tối ƣu 88 Hình 3.16: Đáp ứng bề mặt kích thƣớc với chuyển vị dạng 2D 3D 90 Hình 3.17: Mô hình tối ƣu đƣợc xây dựng dựa kết tiến hóa - ESO tối ƣu hóa kích thƣớc 90 Hình 4.1: Biểu đồ so sánh thiết kế 92 Hình 4.2: Chuyển vị kết cấu đặc, rỗng, gân chữ X, gân song song máy có sẵn 93 Hình 4.3: Mô hình, chuyển vị ứng suất kết cấu tối ƣu 93 Hình 4.4 : Sơ đồ toán tối ƣu hóa kết cấu 94 Giần Hải Anh – CB101230 10 Luận văn Thạc sĩ khoa học Nhận thấy: + Vị trị cụm đầu trục cao giá trị chuyển vị ứng suất lớn + Trong tất trƣờng hợp làm việc đặc trƣng máy trƣờng hợp D G cho chuyển vị kết cấu lớn + Dạng nhƣ độ lớn chuyển vị tƣơng đƣơng trƣờng hợp A – D, B – C, E – G, F – H + Các trƣờng hợp A – D, E – Gtrụ máy có xu hƣớng chịu xoắn nhiều trƣờng hợp lại + Trƣờng hợp trụ máy có xu hƣớng chịu xoắn nhiều A – D, E – G cho chuyển vị nhiều so với trƣờng hợp thiên chịu uốn B – C,F – H Do thay khảo sát tất trƣờng hợp ta cần tập trung khảo sát cho trƣờng hợp D G Bƣớc 3: Phân tích hình dáng với mục tiêu giảm khối lƣợng Từ mô hình ban đầu để tiến hành tối ƣu tiến hóa topology ta sử dụng mô đun Shape Optimization Ansys Workbench giúp lƣợc bỏ phần vật liệu ảnh hƣởng tới khả chịu tải trọng kết cấu Việc đƣa kết Shape Optimization có chất lƣợng phụ thuộc lớn vào phƣơng pháp chia lƣới nhƣ kích cỡ phần tử, điều yêu cầu máy phải có cấu hình cao với thời gian tính toán lớn Hình 3.10: Shape Optimization-Topology Bảng 3-18:Kết tối ƣu Topology với lƣới lập phƣơng 50x50x50mm (D) Trƣờng Hợp D1 Giảm 20% khối lƣợng Giần Hải Anh – CB101230 Giảm 60% khối lƣợng Giảm 80% khối lƣợng 84 Luận văn Thạc sĩ khoa học Trƣờng Hợp D2 Giảm 20% khối lƣợng Giần Hải Anh – CB101230 Giảm 60% khối lƣợng Giảm 80% khối lƣợng 85 Luận văn Thạc sĩ khoa học Bảng 3-19: Kết tối ƣu Topology với lƣới lập phƣơng 50x50x50mm (G) Trƣờng Hợp G1 Giảm 20% khối lƣợng Giảm 60% khối lƣợng Giảm 80% khối lƣợng Trƣờng Hợp G2 Giảm 20% khối lƣợng Giảm 60% khối lƣợng Giảm 80% khối lƣợng Giần Hải Anh – CB101230 86 Luận văn Thạc sĩ khoa học Bƣớc 4: Phân tích xác nhận mô hình sở topology điều tra tƣ liệu Dựa kết trình phân tích hình dáng kinh nghiệm điều tra tƣ liệu ta tiến hành dựng lại mô hình phân tích đánh giá mô hình theo điều kiện biên Dƣới số hình ảnh trình xây dựng mô hình Hình 3.11: Phần đỉnh cong Hình 3.12: Phần rìa sát ray dẫn hƣớng Hình 3.13: Phần gân độ dày thành Giần Hải Anh – CB101230 87 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hình 3.14:Phần đế Hình 3.15: Mô hình tính – Phân tích giảm khối lƣợng - Mô hình với hình dáng tối ƣu Nếu chƣa đạt, tiến hành lại bƣớc Để thực với hai mục tiêu đề ra, lƣu ý kích thƣớc thiết kế phải có tính tham số để thực bƣớc Hình dƣới kết việc tối ƣu hình dáng trụ máy Bƣớc 5: Tối ƣu hóa kích thƣớc Sau xây dựng đƣợc mô hình hình học hợp lý ta sử dụng mô đun Goal Driven Opimization để tiến hành tối ƣu hóa kích thƣớc thiết kế bao gồm chiều dày thành, vách ngăn gân Tối ƣu hóa kích thƣớc với mô đun Goal Driven Opimization nhanh chóng giải toán nhiều biến, đa mục tiêu, biến phụ thuộc lẫn thời gian ngắn với kết xác đƣợc thực nhờ tích hợp phân tích phần tử hữu hạn, phƣơng pháp bề mặt đáp ứng phƣơng Giần Hải Anh – CB101230 88 Luận văn Thạc sĩ khoa học pháp 80-20[14] Kết đạt đƣợc kích thƣớc chiều dày thành, vách gân nhƣ Bảng 3-20 Với biến kích thƣớc: chiều dầy thành bên (Day3B) thành trƣớc (Day3T) từ 25~35mm, chiều dầy thành sau (Day3S) từ 10~20mm, chiều dầy nắp (Day4N) từ 3~10mm chiều dầy gân tăng cứng (Day4G) ) từ 40~50mm xây dựng nên bề mặt đáp ứng trình tối ƣu hóa kích thƣớc nhƣ Hình 3.16 Trong phƣơng án sử dụng thân máy hàn, kích thƣớc đƣợc chọn lại theo chiều dày thép kết đạt đƣợc nhƣ Bảng 3-21 Kết trình tối ƣu hóa hình dáng kích thƣớc nhƣ Hình 3.17 Bảng 3-20: Kích thƣớc thành, vách gân cho kết cấu đúc Chọn kích thƣớc thành, vách gân cho kết cấu hàn đúc: Day4N (mm) Day4G (mm) Day3S (mm) Day3T (mm) Day3B (mm) 4,6 44,6 11,1 34,7 26,9 Bảng 3-21: Kích thƣớc thành, vách gân cho kết cấu hàn Giần Hải Anh – CB101230 89 Luận văn Thạc sĩ khoa học Hình 3.16: Đáp ứng bề mặt kích thƣớc với chuyển vị dạng 2D 3D Hình 3.17: Mô hình tối ƣu đƣợc xây dựng dựa kết tiến hóa - ESO tối ƣu hóa kích thƣớc Giần Hải Anh – CB101230 90 Luận văn Thạc sĩ khoa học Bảng 3-22: Bảng tổng hợp giá trị tính toán cho trụ đứng máy phay tối ƣu Các trƣờng hợp D G Khối lƣợng (kG) 659 659 Chuyển vị chung (µm) 8,7 10,2 Giần Hải Anh – CB101230 Ứng suất (MPa) 3,559 3,322 Chuyển vị ray dẫn hƣớng (µm) 8,1 10,2 Tần số dao động tự nhiên f1-f2 (Hz) 211,6-218,2 211,6-218,2 91 Luận văn Thạc sĩ khoa học Chƣơng KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN Ta tiến hành so sánh với trƣờng hợp thiết kế theo kinh nghiệm đƣợc tập hợp theo bảng “Độ bền uốn xoắn trụ máy công cụ với loại gân” với kết tối ƣu Bảng 4-1:Bảng so sánh trƣờng hợp: thiết kế theo kinh nghiệm, máy có sẵn tối ƣu Trƣờng Hợp Đặc Máy có sẵn Tối ƣu Khối Lƣợng (kG) 2626 800 659 Chuyển Vị Chung (µm) 2,9 8,7 Ứng Suất (MPa) 0,824 5,522 3,559 Chuyển vị ray dẫn hƣớng (µm) 2,9 8,1 Tần số dao động tự nhiên F1 (Hz) 162,7 195,6 211,6 30 25 20 15 10 Khối lượng Chuyển vị chung Đặc Ứng suất Máy có sẵn Chuyển vị ray dẫn hướng Tần số dao động tự nhiên F1 Tối ưu Hình 4.1: Biểu đồ so sánh thiết kế Giần Hải Anh – CB101230 92 Luận văn Thạc sĩ khoa học Bảng 4-1 cho thấy: Với kết cấu có độ xác kết cấu tối ƣu giảm 25% khối lƣợng Với kết cấu có khối lƣợng chuyển vị kết cấu tối ƣu 60%, ứng suất lớn so với kết cấu khác nhỏ nhỏ nhiều so với ứng suất bền giới hạn Hình 4.2:Chuyển vị kết cấu đặc, rỗng, gân chữ X, gân song song máy có sẵn Hình 4.3:Mô hình, chuyển vị ứng suất kết cấu tối ƣu Giần Hải Anh – CB101230 93 Luận văn Thạc sĩ khoa học Sau sơ đồ tính toán tối ƣu kết cấu hóa hoàn chỉnh sở ứng dụng phƣơng pháp tối ƣu topology Hình 4.4 : Sơ đồ toán tối ƣu hóa kết cấu Giần Hải Anh – CB101230 94 Luận văn Thạc sĩ khoa học KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau thời gian làm việc nghiêm túc tác giả đƣợc hƣớng dẫn tận tình giáo viên hƣớng dẫn, luận văn thu đƣợc kết sau: Khảo sát động lực học hệ thống Máy – Gá – Dao – Chi tiết dòng lực tác dụng lên chi tiết Tổng hợp phƣơng pháp thiết kế kết cấu thân máy công cụ Khảo sát phần mềm Ansys 14 phƣơng pháp phần tử hữu hạn tính toán động lực học Nghiên cứu đối chứng phƣơng pháp tối ƣu Đề xuất qui trình phân tích tối ƣu phần mềm Ansys 14 cho trụ đứng thân máy phay sở cho thiết kế khác Hạn chế luận văn: Luận văn phân tích mô đun trụ đứng thân máy phay Hƣớng phát triển luận văn: Triển khai phân tích mô đun lại toàn máy sở phân tích động lực học tối ƣu hóa Một lần tác giả xin chân thành cảm ơn giáo viên hƣớng dẫn đồng nghiệp giúp đỡ để tác giả để hoàn thành luận văn Giần Hải Anh – CB101230 95 Luận văn Thạc sĩ khoa học TÀI LIỆU THAM KHẢO 10 11 12 13 14 15 Nguyễn Khắc Vinh, Tài Nguyên Khoáng Sản Của Việt Nam 2012 Lars Krog, A.T., Gerrit Rollema APPLICATION OF TOPOLOGY, SIZING AND SHAPE OPTIMIZATION METHODS TO OPTIMAL DESIGN OF AIRCRAFT COMPONENTS Altair Engineering Ltd, 2002 Y.M Xie, Z.H.Z., X Huang, J.W Tang, B Zhao1, P Felicetti and Architecture and Urban Design through Evolutionary Structural Optimisation Algorithms ALGODE TOKYO , 2011 GS.VS.Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Đắp, Thiết kế máy công cụ 1983 Tập PGS Phạm Văn Hùng, PGS Nguyễn Phƣơng, Cơ sở máy công cụ 2006 Pelosi, G., The finite element method, Part I: R L Courant: Historical Corner 2007 Strang, G.F., George, An Analysis of The Finite Element Method Prentice Hall 1973 Nguyễn Doãn Ý, Xử lý số liệu thực nghiệm kỹ thuật 2008 Lee, K., Principles of CAD/CAM/CAE System Y M Xie, G.P.S., A simple evolutionary procedure for structural optimization Computer & Structures, 1992 Vol 49: p 885-896 Bùi Hoàng Giang, Nguyễn Hữu Lộc, Tối ưu hóa kiểu dáng kết cấu theo phương pháp mật độ phương pháp tiến hóa Tạp Chí Phát Triển KH&CN, Tập 11, Số 03 – 2008 Mohammad Hossein Abolbashari, S.K., On various aspects of application of the evolutionary structural optimization method for 2D and 3D continuum structures Finite Elements in Analysis and Design, 2006 Vol.42(6): p 478491 Weck, M., Handbook of machine tools 1984 Vol.2 ANSYS, I., DesignXplorer 2010 Nguyễn Hữu Lộc, Thiết kế phân tích chi tiết máy sở độ tin cậy theo phương pháp mô Monte Carlo bề mặt đáp ứng Tạp Chí Phát Triển KH&CN, Tập 8, Số 12 -2005, 2005 Giần Hải Anh – CB101230 96 Luận văn Thạc sĩ khoa học PHỤ LỤC CHẾ ĐỘ CẮT THỬ Chọn dụng cụ: chọn dao phay mặt đầu gắn mảnh hợp kim cứng T15K6 có thông số sau: đƣờng kính dao phay: D = 40 mm, số Z =5 răng,tuổi bền T=120ph Vật liệu gia công: thép có σ = 450 - 550Mpa, bề rộng mặt gia công B = 30 mm Chọn chế độ cắt:phay thô mặt đầu với lƣợng chạy dao S =500 mm/ph, chiều sâu cắt t = mm, tốc độ quay trục n = 800 vg/ph, vận tốc cắt V=100m/ph Lực cắt gia công :Pz = 10.Cp.t x Sz y B u Z kMp D q n w Tra bảng 5-41 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy- tập 2) có Cp = 825; x = 1; y=0,75; u=1,1; q = 1,3 w = 0,2 Tra bảng 5-9 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy- tập 2)ta có kMp = ( B n ) = 0,885 750 Từ ta tính đƣợc Pz = 4216 N Mômen xoắn Mx: M x  Công suất cắt Ne: Ne  Pz.D 4216.40   843N m 2.100 200 Pz.V 4216.100   6,9kW 1020.60 61200 Để tiện tính toán ta lấy:Pz = 5000 N Mx = 1000N.m Theo bảng 5-42 (Sổ tay công nghệ chế tạo máy- tập 2) với dao phay mặt đầu cắt đối xứng ta tính đƣợc: Lực chạy dao: Ph = 0,4.Pz = 0,4.5000 = 2000N Lực hƣớng kính: Pv = 0,95.Pz = 0,95.5000 = 4750N Lực dọc trục: Px = 0,55.Pz = 0,55.5000 = 2750N Giần Hải Anh – CB101230 97 Luận văn Thạc sĩ khoa học PHƢƠNG PHÁP BỀ MẶT ĐÁP ỨNG Phƣơng pháp đáp ứng bề mặt phƣơng pháp qui hoạch thực nghiệm thông qua việc lấy mẫu số hữu hạn điểm thực nghiệm mà xây dựng nên bề mặt đáp ứng Bề mặt đáp ứng bề mặt đáp ứng toàn cục hay bề mặt đáp ứng cục [2,3] Bề mặt đáp ứng đƣợc mô tả phƣơng trình hồi qui có dạng tuyến tính hay phi tuyến tùy theo loại thực nghiệm Với toán tối ƣu hóa đa mục tiêu gồm chuyển vị, khối lƣợng ứng suất với nhiều yếu tố đầu vào tác giả chọn phƣơng trình hồi qui phi tuyến bậc hai y  b0  k k k b x  b x   b ii i i i i 1 i 1 iu xi xu i u u ,i 1 Các hệ số phƣơng trình hồi qui: b0  a N biu  N  yj  j 1 N 3 b N K N  i 1 j 1 bi  xij2 y j N  bii  xiu xuj y j j 1 N 2 c N N x y ij j j 1 N  j 1 xij2 y j  d N K  i 1 xij2 y j  b N N y j j 1 Các hệ số λ2, λ3, λ4, a, b, c, d đƣợc xác định theo công thức sau: 2  a N N x j 1 ij k 22 1 4  3  k 3  k 22 3  b d N N x j 1 iu 4  x 2ju 2 2  3  k 3  k  2 c N N x j 1 ij 4  3 3  22 (4  3 )(4  3  k 3  k 22 ) Khi ứng dụng mô hình bề mặt đáp ứng toàn cục cho toán thiết kế ta phải sử dụng phƣơng trình hồi quy bậc cao, đòi hỏi nhiều thời gian mô tính toán giải toán tối ƣu Đối với mô hình bề mặt đáp ứng cục số mô sử dụng phƣơng trình hồi qui tuyến tính để đạt độ xác theo yêu cầu Giần Hải Anh – CB101230 98 ... khoản cho việc sử lí rác thải Với đề tài: Phân tích kết cấu trụ đứng thân máy phay CNC với giải pháp tối ƣu hóa topology” tác giả dựa sở mô hình thân máy phay đứng CNC, Bridgeport-TC1 Viện Cơ... Khi tối ƣu hóa đƣợc ứng dụng toán hình học, kết cấu ta có tối ƣu hóa kết cấu Giần Hải Anh – CB101230 27 Luận văn Thạc sĩ khoa học 2.2.2 Tối ƣu hóa kết cấu Tối ƣu hóa kết cấu: đƣa kết cấu tốt... khoảng cách Phân loại tối ƣu hóa kết cấu Theo hƣớng nghiên cứu chủ yếucó : tối ƣu hóa kích thƣớc, tối ƣu hóa hình dạng tối ƣu hóa tôpôlôgy Theo số lƣợng tiêu chuẩn tối ƣu có : tối ƣu hóa theo tiêu