关键词：机械结构；结构优化；优化设计
当前我国各行业在生产运行期间，都需要对机械设备等进行应用。因此为了促进机械产品自身功能的全面发挥，应对机械结构进行优化设计。随着科学技术的发展，我国对于机械结构优化设计已经具有可较强的研究成果，并在相关领域中得到了较为广泛的使用。机械结构优化设计在充分促进机械产品性能的全面提升的同时，在未来的经济市场中也有着重要的作用与意义。
一、机械优化设计的发展
在科学技术不断发展作用下，使得产品的更新换代速度快速提升。传统的大批量生产模式正逐渐转变为小批量以及多种类生产模式。想要促进企业在经济市场中的影响力与占有率快速提升，小批量生产通常需要降低成本以及减少生产时间。所以机械结构优化设计为机械设计提供了较为完善的设计措施的，对这种设计方法进行使用，可促进其市场占有率快速提升，并在一定程度上虽然设计时间并提高设计质量，促进效率快速提高。
在优化设计刚刚兴起时，其主要是将工程设计与数学理论知识进行有机结合，并在较为丰富的优化设计方案中对最为科学合理的方案进行选择，促进工程设计效率与设计质量等实现全面的提升。当前在交通、船舶、建筑以及航天航空等行业中对其都有着较为广泛的使用，并有效促进了经济效益与社会效益的快速提高。现阶段，在社会经济等不断发展的影响下，机械结构优化设计也受到了人们的广泛关注，同时也逐渐转变为相关工程人员需要掌握与了解的主要设计方法。
二、机械结构优化设计应用
（一）结构大小优化
在机械结构实际设计期间，对于结构大小通常具有较为精准的需求。机械结构设计需要充分保证各零件大小满足实际运行工作标准需求。以多了零件组成的机械构件为例进行分析，若其中某一零件大小不能满足实际运行需求，则会导致所有零件的相互连接效果受到硬性，促进机械磨损程度的快速提升，严重时还会导致机械设备出现报废现象。各机械构件包含的机械零件数量越多，其机械结构复杂性也越强，对于零件大小精准度的需求也就越高。在进行机械结构大小优化设计期间，可确保机械产品的形状以及拓扑关系等不发生任何改变，并利用计算机技术对零件整体大小进行科学的调整，促进机械产品运行性能快速提升。
（二）机械结构形状优化
为了促进机械设备运行效率的全面提升，可以机械结构形状为出发点进行优化设计。但由于机械设备自身结构极为复杂，使得所有构件形成复杂性极强，很难进行科学的分析与研究，使得结构优化设计难度相对较高。在上世纪60年代初期，机械行业对这一行业难题进行了深入的研究与探索，这也使得丰富的研究成果快速产生。其中我国机械结构优化设计对于机器人结构优化具有较为良好的研究成果，同时对于对称机械零件结构优化也有着极强的优化研究深入。
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（三）机械结构拓扑优化
在传统的机械结构优化设计期间，设计人员主要对优化结构参数较为重视与关注，这也使得其对于机械零件拓扑结构的优化缺乏重视性，并导致其研究成果相对较少。在人们机械结合设计意识逐渐提升的作用与影响下，人们对于拓扑结构优化设计具有了较强的重视程度。在进行拓扑结构优化期间，结合实际情况可通常分为离散结构与连续结构两个方面。其中连续拓扑结构优化设计主要是对孔洞的形状、数量、结构边界以及分布情况等进行科学的优化。离散结构设计则是以关键点连接模式为出发点，在进行优化期间，需要对确保各关键点处于正确的位置。
（四）动态性能优化
所谓机械设备自身的形态性能，主要为其自身结构在受到外界相关作用时，在外形上展示出现的变化规律，以及相应的机械运行参数。通常情况下，各种机械设备的动态性能，都可较为真实的体现出机械设备实际的运行强度以及使用的寿命。因此对机械结构动态性能进行优化，可在基础上对机械设备运行负担进行缓解，并在相同的工作环境中与强度下促进机械设备使用寿命的快速提升。
（五）多科学结构优化
在进行机械结构优化设计期间，通常需要以多学科层面为出发点。若仅仅从单一科学角度进行分析与研究，会使得其结构优化设计缺乏理想性。其中MDO理论主要属于为了真正的实现结构优化设计目的，需要结构优化设计具有较强的总体化、系统化以及多科学化的全新设计理论。随着这一理论的全面实施，充分的促进了机械结构优化设计程度的提升，并受到了相关专家的广泛重视。
三、机械结构优化设计趋势
在行业与时代发展与变化过程中，机械结构优化设计不断进行着创新与完善。现阶段，由于各因素影响，使得机械结构优化设计逐渐向着结构模型复杂化与结构系统规模化方向快速发展。设计变量的提升，使得结构分析推导与数值的计算难度快速提升，同时较为特殊的结构优化设计也缺少科学的公式。对大型结构系统进行优化设计期间，可对复杂结构进行分解，并逐一进行优化，对包含多学科知识的设计优化可结合学科的不同进行全面的设计优化。同时并行计算技术的使用，也是机械结构优化设计的主要发展方向。这种技术可在连续以及离散混合变量中进行科学的使用，并有效促进机械设备运行质量的快速提升。
另一方面，拓扑结构优化设计也是其未来发展的主要方向。对拓扑结构进行优化，可为结构设计方案提供良好的参考依据，并根据相关需求对设计方案进行选择，其主要在大规模机械结构设计上进行使用，其中需要对大型结构规模进行创建，并进行科学的结算处理。在拓扑结构优化设计期间，可有效出促进机械结构大小以及形状的优化，促进机械性能快速提升。
结语:
综上所述，在进行机械结构优化设计期间，可充分促进机械设备自身运行质量与效率的全面提升，并为机械行业的快速发展提供良好的动力。通过结构优化设计，可使机械设备使用寿命的到全面的提升，促进相关企业在经济市场中具有较强的竞争力与优势，在基础上促进我国机械制造行业的全面提升。
参考文献：
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[2]杨天平,唐宏.机械结构优化设计应用与趋势分析[J].电子制作,2013(11).
[3]王丽敏,计小辈,李颖芝.机械结构优化设计应用与趋势研究[J].邢台职业技术学院学报,2008(03).
论文作者:潘毅
论文发表刊物:《科技中国》2018年6期
论文发表时间:2018/8/10
标签：结构论文; 优化设计论文; 机械论文; 拓扑论文; 机械设备论文; 快速论文; 大小论文; 《科技中国》2018年6期论文;