结构优化设计和创新设计新方法之变元法
结构优化设计的前提是要能构造出大量可供优选的可能性方案，即构造出大的优化求解空间，这也是结构设计最具创造性的地方。
大量可供选用的可行性方案的获得并不是凭空想出来的，需要用创造性的创新思维方法来系统的，有逻辑性的获得。
创造性思维方法有多种：特性列举法、输入一输出法、形态分析法、触发词法、类比法、移情法、检验表法、智囊团法等等。下面我们只简单介绍结构设计变元法。
结构设计变元（结构设计变元思路：数量变元、形状变元、顺序变元、材料变元、位置变元、连接变元、尺寸变元、工艺变元）：
结构设计方案空间（称为解空间）是结构创新设计与优化设计的重要前提。
结构设计变元有两层含义：其一，什么是机械构造的基本元素，其二，如何系统地、有规律地改变这些元素，从而产生多个可能性设计方案。
点是线的基本元素，线是面的基本元素，面是构件、零件的基本元素，构件零件是部件的基本元素，部件继而组成机械设备。这些基本元素可用数量、大小、形状、方位、相互连接方式、表面特性、材料和工艺等变元来描述，因此，结构设计解空间的构造可以通过对基本元素的变元进行变化及其变化组合来实现。
使用结构设计变元法可以通过改变以下基本元素来得出不同的解决方案：
1）改变工作面的数量；
2）改变工作面的位置；
3）改变工作面的位置、形状和数量；
4）改变工作面位置、形状和大小；
5）改变工作面形状、位置和数量；
6）改变工作面位置和形状；
结构设计变元方法具体操作实例：
摩擦轮副结构设计时，使用变元法得出多种不同的可行性方案：
结构设计变元的变化性质小结：
1）数量变元
数量是结构设计的一个基本变元，通过改变结构基本元素例如线、面、零部件的数量可以改变产品的功能和性能。
2）形状变元：
改变构件棱边或表面的形状也能得到多种可能性结构设计方案。
表面形状种类繁多：平面、柱面、球面、锥面、环面、椭圆面、双曲面、抛物面、渐开面、摆线曲面、螺旋面和各种自由面。
在机械结构中，平面、柱面使用得最多，因为，它们加工方便。
多种形状的棱边、表面、元件、部件。
3）材料变元：
材料变元有两种：一是改变材料的物性；二是改变材料相对于工作面的位置。
改变材料的物性，即选用不同的工程材料，往往同时伴随着加工工艺的改变。
钢的弹性模量比塑料大得多，所以同样柔度的弹簧结构上区别很大。
4）顺序变元：
通过改变结构元素的排列顺序，可以得到若干新的结构设计方案。
5）位置变元：
通过位置变化也可以得到新的结构设计方案。
6)连接变元：
连接变元有两层意思：一是连接结构，二是连接方式（工艺）。
连接方式指不同的连接工艺。
机械中常用的连接工艺有：螺栓连接、铆接、焊接、胶接、热压、冲压连接等。
连接方式不同，结构设计方案也不同。
7）尺寸变元：
尺寸可以显著地改变结构。尺寸可以是长度距离，也可以时角度，也包括圆的半径，椭圆的长短轴这些特殊尺寸。
8）工艺变元：
结构设计和工艺密切相关。不同的工艺，其制造成本、质量、承载能力可能差别很大。常见的工艺有：切削、铸造、锻造、焊接、剪切、锡焊、冲压、粘结等。
来源：非标机械设计学习分享
分享
图片新闻
最新活动更多
-
11月22日立即报名>> 【线下论坛】华邦电子与莱迪思联合技术论坛
-
即日-11.30免费预约申请>>> 燧石技术-红外热成像系列产品试用活动
-
11月30日立即试用>> 【有奖试用】爱德克IDEC-九大王牌安全产品
-
即日-12.26火热报名中>> OFweek2024中国智造CIO在线峰会
-
限时免费下载立即下载 >>> 2024“机器人+”行业应用创新发展蓝皮书
-
即日-2025.8.1立即下载>> 《2024智能制造产业高端化、智能化、绿色化发展蓝皮书》
推荐专题
- 1 同源共创 模式革新 | 华天软件皇冠CAD（CrownCAD）2025新品发布会圆满举行
- 2 上海国际嵌入式展暨大会（embedded world China ）与多家国际知名项目达成合作
- 3 史上首次，大众终于熬不住开启40亿降本计划！关3个工厂，裁员万名...
- 4 iEi威强电新品丨IMBA-AM5:工业计算的强劲引擎
- 5 守护绿色学习空间，EK超低温热泵服务对外经济贸易大学图书馆
- 6 颜值高 有“门”道｜贝特威汽车门板内饰AI视觉检测解决方案
- 7 观众登记启动 优解制造未来，锁定2025 ITES深圳工业展
- 8 3大场景解读 | 红外热像仪赋能科研智造创新应用
- 9 揭秘：「全球知名跨境电商」构建核心竞争力的“独门绝技”是？
- 10 这个双十一，买iEi威强电就“购”了！
发表评论
请输入评论内容...
请输入评论/评论长度6~500个字
暂无评论
暂无评论