优化设计的一般过程(详细说明)
从设计方法来看,机械优化设计和传统的机械设计方法有本质的差别。一般将其分为以下几个阶段:
(1)根据机械产品的设计要求,确定优化范围
针对不同的机械产品,归纳设计经验,参照已积累的资料和数据,分析产品性能和要求,确定优化设计的范围和规模。因为产品的局部优化(如零部件)与整机优化(如整个产品)无论从数学模型还是优化方法上都相差甚远。
(2)分析优化对象,准备各种技术资料
进一步分析优化范围内的具体设计对象,重新审核传统的设计方法和计算公式能否准确描述设计对象的客观性质与规律、是否需进一步改进完善。必要的话,应研究手工计算时忽略的各种因素和简化过的数学模型,分析它们对设计对象的影响程度,重新决定取舍,并为建立优化数学模型准备好各种所需的数表、曲线等技术资料,进行相关的数学处理,如统计分析、曲线拟合等,为下一步的工作打下基础。
(3)建立合理而实用的优化设计数学模型
数学模型描述工程问题的本质,反映所要求的设计内容。它是一种完全舍弃事物的外在形象和物理内容,但包含该事物性能、参数关系、破坏形式、结构几何要求等本质内容的抽象模型。建立合理、有效、实用的数学模型是实现优化设计的根本保证。
(4)选择合适的优化方法
各种优化方法都有其特点和适用范围,选取的方法应适合设计对象的数学模型,解题成功率高,易于达到规定的精度要求,占用机时少,人工准备工作量小,即满足可靠性和有效性好的选取条件。
(5)选用或编制优化设计程序
根据所选择的优化方法选用现成优化程序或用算法语言自行编制程序。准备好程序运行时需要输入的数据,并在输入时严格遵守格式要求、认真检查核对。
(6)计算机求解,优选设计方案。
(7)分析评价优化结果
这是一项非常重要、不容忽视的工作。采用优化设计这种现代化的设计方法,目的就是要提高设计质量,使设计达到最优,若不认真分析评价优化结果,则使得整个工作失去意义,前功尽弃。在分析评价之后,或许需要重新选择设计方案,甚至需要重新修正数学模型,以便产生最终有效的优化结果。