光机结构轻量化设计实战方法

📚 共计 30 章节

轻量化设计概论

意义、应用领域、设计目标与挑战

材料选择基础

铝合金、钛合金、碳纤维、铍 · 力学与热学对比

拓扑优化入门

基本概念、数学模型、光机应用场景

尺寸优化方法

参数化建模、灵敏度分析、算法选择

尺寸灵敏度

形状优化技术

边界变形、网格重构、工程约束处理

多目标优化

Pareto前沿、加权法、NSGA-II实践

多目标NSGA-II

有限元分析基础

网格划分、边界条件、载荷、结果解读

静力学分析实战

自重、装配力下的变形与应力评估

模态分析基础

固有频率、振型、共振规避策略

热-结构耦合分析

温度梯度热变形、热应力计算方法

热耦合热变形

参数化建模技术

CAD参数化、脚本驱动、优化变量定义

参数化脚本

实验设计(DOE)、响应面构建、精度验证

Kriging代理模型

Kriging原理、相关函数、轻量化应用

代理模型Kriging

遗传算法实战

编码、选择、交叉、变异、收敛判据

粒子群算法应用

PSO原理、惯性权重、桁架优化案例

增材制造约束

悬垂角、支撑、最小壁厚、各向异性

减材制造约束

刀具可达性、最小圆角、深宽比、装夹

轻量化连接设计

螺栓、胶接、焊接的轻量化与强度校核

蜂窝与点阵结构

蜂窝芯、点阵夹层等效性能与设计

加筋壁板设计

筋条布局、截面形状、蒙皮厚度分布

光、机、热、控多学科协同轻量化

公差分析与轻量化

公差分配对重量、装配精度的影响

疲劳寿命评估

循环载荷下轻量化结构疲劳预测

随机振动分析

PSD输入、RMS应力、疲劳损伤计算

随机振动PSD

冲击响应分析

冲击谱、瞬态动力学、抗冲击设计

实验验证方法

应变片、模态测试、热变形测量与对标

案例1 · 星载反射镜背板

轻量化设计全流程

案例反射镜

案例2 · 机载光电吊舱框架

拓扑优化与增材制造

案例3 · 高精度转台底座

多目标尺寸优化

机器学习驱动优化、生成式设计、数字孪生