基于信息交换系统的方法,对人工钻石合成设备的关键组件进行疲劳分析和优化设计
Jiguang Jia1,2, Xuan Sun1,2, Zhihui Chen3
1College of Mechanic and Control Engineering, Guilin University of Technology, Guilin, China.
Science progress
|November 6, 2023
概括
一个新的信息交换系统 (MIES) 优化了立方 (HSC) 结构的合成钻石套. 这种方法实现了显著的重量减轻,同时确保了工业应用的关键疲劳寿命要求.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 计算力学 计算力学 计算力学
背景情况:
- 立方体 (HSC) 的链套是合成钻石生产的关键组成部分.
- 优化HSC结构对于提高性能和降低制造成本至关重要.
- 现有的方法可能无法充分满足轻量级设计和疲劳寿命要求.
研究的目的:
- 提出和验证一个新的信息交换系统 (MIES) 以优化高质量科学结构.
- 为了实现轻量级的HSC设计,满足严格的疲劳寿命要求.
- 为了证明MIES方法的计算效率和可靠性.
主要方法:
- 静态分析,拓优化 (变密度方法) 和疲劳失败分析 (应力寿命和平均应力校正方法) 的整合.
- 建立HSC模型,定义负载,材料和边界条件.
- 在MIES框架内使用已识别的最大应力节点作为控制点进行代优化.
主要成果:
- 实现了HSC模型质量的19.83%的减少,从5729.9公斤降至4593.4公斤.
- 确保了1.127E+05周期的疲劳寿命,符合可用性标准.
- 通过ANSYS模拟验证MIES,确认设计参数内的应力和疲劳寿命.
结论:
- 拟议的MIES有效地优化了HSC结构,以轻量化设计和疲劳寿命.
- 与传统方法相比,MIES展示了优越的计算性能,可行性和可靠性.
- 优化的HSC设计符合工业可用性要求,提供实用优势.


