NX-Nastran在零件结构改进工程中的应用

　　首先确定工程条件下可优化的区域。对结构的优化必须保证不干涉到机构零件的正常运动，在实际可允许的范围内进行结构的改善。本文中要测量工作状态下运动机构(见图7) 需要的区域，从而找到可进行结构优化的区域，仅能在此限定范围内进行结构的优化。在模型中标示出图7优化区域的水平方向，图8为高度h方向上不干扰机构运动的限定范围。

　　其次确定可实现的优化目标。在确保柱状结构不断裂的强度要求下，尽量减少改变的结构，不但能减少模具改动的工作量与费用，而且节约原材料。

　　根据力学基本理论，在施力面相同的条件下，施加载荷与应力成正比。通过实验测试，失效样品中柱状结构能承受的平均压力为9N，大于此压力，结构的应力增大，断裂发生的机率增大。

　　在实际工作条件下，经测试此柱状结构需要承受12～13N 的平均压力，所以超过其所能承受的应力极限会发生断裂。这需要通过结构的改善来降低应力提高结构的强度，当施加载荷13N时，保证应力在极限范围内，就可以达到结构强度要求。计算载荷为9N条件下的应力分布，如图6所示，此计算结果5.858MPa为优化的极限应力目标值，即优化后的结构应力需接近目标值。

　　再次确定结构优化的思路，以理论为基础、工程经验为指导进行结构的改进。

　　根据材料力学理论，

　　，在载荷施加状态不变的情况下，增大抗弯截面模量

　　可以降低应力。分析柱状结构截面，使中性轴的位置偏近施力点，可增大抗弯截面模量;增加底部厚度，减小应力集中。具体结构尺寸的优化可通过软件计算，比较各种不同分析结果后得到较为优化的方案。

　　在载荷为13N的条件下，对结构进行优化，计算得到其应力分布结果。如图9所示，当载荷从9N增加到13N的情况下，原有应力集中区的应力值减小为3.717MPa。

　　如图10所示，通过结构的优化，消除了局部大应力集中存在的现状，最大应力区在载荷增加30%的情况下，应力值略小于优化目标值，为5.835MPa。说明结构强度有较大的增强，优化后结构可承受现有工作条件下的载荷。