ANSYS 第六章 健壮设计
第 六 章 健壮设计
ANSYS 第6章 健壮设计 本章,将介绍优化工具的一次实际应用-将健壮设计的概念用于大 量生产 将包括如下的内容: A.定义健壮设计 B.用优化工具获得一个健壮设计 C.练习演示和/或自己做练习 M6-2
M6-2 第 6 章 健壮设计 • 本章，将介绍优化工具的一次实际应用 - 将健壮设计的概念用于大 量生产 • 将包括如下的内容： A. 定义健壮设计 B. 用优化工具获得一个健壮设计 C. 练习演示 和/或 自己做练习
ANSYS 健壮设计 A.定义 什么是健壮设计? 一个对噪声参数的改变不敏感的设计,噪声参数如 制造公差 材料属性 环境条件-温度,湿度等等。 例如,这样的设计就是健壮的 即如,铺路材料的设计考虑到卡车过载,次等混凝土,和冬天解冻时的 种种情况
M6-3 健壮设计 A. 定义 什么是健壮设计？ • 一个对噪声参数的改变不敏感的设计，噪声参数如： – 制造公差 – 材料属性 – 环境条件 - 温度，湿度等等。 • 例如，这样的设计就是健壮的！ – 即如, 铺路材料的设计考虑到卡车过载，次等混凝土，和冬天解冻时的 种种情况
ANSYS 健壮设计 定义 健壮设计的概念对大量生产特别有用,因为这时生产特性变化最小 就和得到优化设计一样重要 项研究表明*,在美国和日本制造的电视机有同样的设计和公差。 美国工厂用微小缺陷判据。 日本工厂用健壮设计的概念 日本生产的电视机色彩密度更接近设计要求,也更能得到美国消费者 的偏爱。 Quality Engineering Using Robust Design, Madhav S Phadke, Prentice Hall, 1989 M64
M6-4 健壮设计 定义 • 健壮设计的概念对大量生产特别有用，因为这时生产特性变化最小 就和得到优化设计一样重要。 • 一项研究表明*, 在美国和日本制造的电视机有同样的设计和公差 。 – 美国工厂用微小缺陷判据。 – 日本工厂用健壮设计的概念。 – 日本生产的电视机色彩密度更接近设计要求，也更能得到美国消费者 的偏爱。 * Quality Engineering Using Robust Design, Madhav S. Phadke, Prentice Hall, 1989
ANSYS 健壮设计 B如何进行 ANSYS优化工具-梯度,乘子,和扫描法-可以有效地应用健壮设 计的概念。 种办法是 1.区分噪声参数和控制参数 2.创建一个噪声和控制参数的参数化模型。 3.确定哪一个噪声参数对设计影响最大。 4.确定改变哪一个控制参数可以减低噪声参数的影响
M6-5 健壮设计 B.如何进行 • ANSYS 优化工具 - 梯度，乘子，和扫描法 - 可以有效地应用健壮设 计的概念。 • 一种办法是： 1. 区分噪声参数和控制参数。 2. 创建一个噪声和控制参数的参数化模型。 3. 确定哪一个噪声参数对设计影响最大。 4. 确定改变哪一个控制参数可以减低噪声参数的影响
ANSYS 健壮设计 如何进行 1,确定噪声参数和控制参数 噪声参数是非常随机的,并且不在设计师的控制范围之内的一些因 数,即 材料属性 制造公差 环境,即温度和湿度 随时间而下降的因素 控制参数是设计师可以改变,以减低噪声参数影响的一些因数
M6-6 健壮设计 如何进行 1. 确定噪声参数和控制参数 • 噪声参数 是非常随机的，并且不在设计师的控制范围之内的一些因 数，即： – 材料属性 – 制造公差 – 环境，即 温度和湿度 – 随时间而下降的因素 • 控制参数 是设计师可以改变，以减低噪声参数影响的一些因数
ANSYS 健壮设计 如何进行 2.创建参数化模型 用两个噪声参数和两个控制参数建立参数化模型 指定噪声参数和控制参数为DV。记住,DV只能取正值。 例如,如果一个尺寸thk=25有制造公差 thktol=±0001,可用 thk+ thkto作为厚度尺寸来建模: thk=2499 tol=0002 M6-7
M6-7 健壮设计 如何进行 2. 创建参数化模型 • 用两个噪声参数和两个控制参数建立参数化模型 。 • 指定噪声参数和控制参数为 DV。 记住，DV 只能取正值。 • 例如，如果一个尺寸 thk = 2.5 有制造公差 thktol = 0.001，可用 thk+thktol 作为厚度尺寸来建模： thk = 2.499 tol = 0.002
ANSYS 健壮设计 如何进行 3,确定影响最大的噪声参数 显然要采用梯度工具,这可表明每个DV的1%改变,对一个给定设 计(参考设计)的影响。 在这种情况下,参考设计就是当前的可以接受的设计。 斜率最陡的曲线表明,该噪声参数对设计影响最大
M6-8 健壮设计 如何进行 3. 确定影响最大的噪声参数 • 显然要采用梯度工具，这可表明每个DV 的1%改变，对一个给定设 计（参考设计）的影响。 • 在这种情况下，参考设计就是当前的可以接受的设计。 • 斜率最陡的曲线表明，该噪声参数对设计影响最大
ANSYS 健壮设计 如何进行 这里,一种选择可一定程度地降低关键噪声参数的影响。例如,如 果一项公差认为是重要的,则可收紧此项制造公差 但是,根据定义,大多数噪声参数,不在设计师的控制之下 另一种选择就是移到第四步,去考察这些噪声参数的影响是否可通 过控制参数来降低
M6-9 健壮设计 如何进行 • 这里， 一种选择可一定程度地降低关键噪声参数的影响。例如，如 果一项公差认为是重要的，则可收紧此项制造公差。 但是，根据定义，大多数噪声参数，不在设计师的控制之下。 • 另一种选择就是移到第四步， 去考察这些噪声参数的影响是否可通 过控制参数来降低
ANSYS 健壮设计 如何进行 4.确定哪个控制参数可以改变 为此显然应选择乘子工具 可用于确定噪声参数和控制参数间两者和三者之间的交互影响 例如,什么样的THK值将对 THKTOL影响最小? 另一种方法是用扫描工具,对一个给定的噪声参数,扫描全部若干 个控制参数值。 M6-10
M6-10 健壮设计 如何进行 4. 确定哪个控制参数可以改变 • 为此显然应选择乘子工具 可用于确定噪声参数和控制参数间两者和三者之间的交互影响。 • 例如，什么样的 THK值将对 THKTOL 影响最小？ • 另一种方法是用扫描工具，对一个给定的噪声参数，扫描全部若干 个控制参数值