探究机械结构优化设计的回顾与展望

黄 厦门市信达光电科技股份有限公司

引言：机械设计优化就是指机械结构在设计过程中，通过机械结构的上限和下限进行分析，推导出各项设计方案，然后在所有设计方案中选择最优设计。最优设计就是指在设计的限制条件中，既能符合结构基础功能要求，又能满足质量要求，还是最经济，最节省，最方便的方法。目前机械优化设计已经逐步发展，所以对机械结构优化设计进行回顾与展望。

1 机械结构优化设计的回顾

在70年代前，就出现了有关优化设计的研究项目。但是由于当时技术与知识不够完善，不够充足，优化设计，只能停留在非常浅层的设计方面，不能通过计算来选取精细的最优方案，只能做出粗略的，能少量提高机械效率的机械结构设计。在70年代，由于各项有关优化的书籍大量出现，几何学，线性规划，几何规划等相关理论大量完善。

我国在机械结构设计发展的过程中，通过吸收国外的先进经验，为我国机械结构优化设计，做出了极大的贡献。在我国发展建设初期时，对于机械结构设计并不重视。由于国家的原因，我国机械结构优化设计在80年代后才正式发展起来。尽管如此，在计算机设备落后，研究条件欠缺的情况下，我国科研学者依旧在为机械结构优化设计而不断努力。我国国家大力支持机械优化设计研究，高校都开设有关机械结构设计优化的专门课程与专业，甚至鼓励机械设计优化方面研究生对机械设计优化进行深入学习，大力研究。在八七年召开全国科学大会，吸引个国家重各大科研学者，进行讨论探究，鼓舞科研学者对于机械结构设计的热情。

2 物理学和数学的应用方式

在机械优化设计的最开始，是主要通过数学这一课程来实现的。通过构建数学模型，以结构的尺寸和重量为变量，将设计的需求作为定量，通过数学公式推导结果，寻找在数值上的最优设计。机械结构的设计人员将物理学引入到机械结构设计优化中。通过物理学中力学的概念，将满足条件的数值作为答案，反向推导满足这个数值的答案。

由于随着机械结构设计优化的不断更新，数学的运算量越来越庞大。即使运用到数学的微积分定积分等，仍然难以计算。数字的运算量，数据的精确值，都已经超过了人为可控的计算范围，通过大量计算，仍然可能得到错误的计算答案。所以数学运算在优化设计中到达了瓶颈期。于是引入了物理学。通过物理学计算方法，可以用少量的计算来得到最优解的答案。但是这种方式却需要通过不同的基础和不同的准则来进行，相对于机械结构设计人员来说也是十分庞大的工作量。无法设定通用值对机械结构设计进行计算。所以在80年代后机械结构设计人员将物理学和数学融合在一起，共同作为最优设计的设计方式。

3 探究机械结构优化设计的展望

机械优化设计是在随着时代不断发展，不断改进的。利用目前先进的计算机手段，通过使用高性能计算机，进行模拟设计，用计算机的运算速度运算出实际所需最优方案。通过研究新型高性能材料，新型工艺流程，减少机械优化设计的束缚与条件，增加机械优化设计的上限。采用最优机械设计结构的机械设备，在实际工程操作中，不仅能提高机械结构的使用寿命，更能提高生产出的产品质量，还能为制造工厂带来高额的经济效益。所以机械优化设计是基础工程所关联的重要部分。由此可见，继续优化设计是目前所必须推广发展的项目之一。

目前我国已十分关注机械优化设计，大量科研人员通过国家所资助的科研基金研究机械优化设计，其中包括大量新设计新方法。对于我国来说，这是紧跟世界步伐，踏足在世界前列的表现。目前对于性能优化，分解与拆装优化，维修与维护优化，全自动优化等都有了相应的科研项目与科研成果。在80年代，大部分国内大学已经开设有关于优化设计的课程，在这个时候计算机的功能也逐渐完善，也出现了大量有关于机械设计的软件，利用当时的计算机技术，优化设计又向前迈进了一大步。设立专款基金，提高科研学者的研究条件。通过几年时间，在我国学者的不断努力下，我国机械结构设计优化已经有了极其强大的实力。我国现有的有关专业人才，也在不断努力，通过现在高端技术，推动我国机械设计优化发展。通过对于这些措施进行研究，将科研成果应用于各项机械结构优化设计，对于机械结构优化设计来说，是有着重要而深远的影响的，是提高我国机械优化设计能力的重要有力保障。

4 结束语

社会在不断进步，科研水平在不断提高，科技在不断发展，机械结构优化设计也不是一成不变的。应该紧跟时代，紧扣时代主题，以科技为基础，以落实为经济服务为理念，将机械结构设计不断更新，不断优化，确保机械结构设计优化能够真正将机械结构优化到最好的状态。