一、建立数学模型

1、设计变量：选择轴的直径和长度作为变量，

2、目标函数：轴的质量最小

3、约束条件

（1）扭转强度条件：

（2）扭转刚度条件：

（3）几何条件：

二、MATLAB优化

1、首先在磁盘中建立shaft文件夹（如E盘），在该文件夹中放入fun.m和confun.m文件，见图1

fun.m内容：

function f=fun(x)

f=6.126*10^-6*x(1)^2*x(2);

confun.m内容：

function=execonfun(x)

c(1)=865803/x(1)^3-60;

c(2)=21.38/x(1)^4-1;

c(3)=23-x(1);

c(4)=x(1)-26;

c(5)=128-x(2);

c(6)=x(2)-163;

ceq=0

2、在MATLAB窗口中输入如下程序：

x=;

lb=;

ub=;

=fmincon(fun,x(),,,,,lb,ub,confun)

3、得到结果如图2

三、MATLAB与ANSYS联合优化仿真

1、将MATLAB结果文件取整后导出TXT文件，保存在shaft文件夹中，见图3。在shaft文件夹中建立shaft.mac命令流文件，内容如下：

/FILNAME,shaft

*DIM,XX,ARRAY,2,1

*VREAD,XX,E:haft\data,txt,,jik,2,1

(15f16.6)

/PREP7

ET,1,BEAM188

MP,EX,1,2e11

MP,PRXY,1,0.27

SECTYPE,1,BEAM,CSOLID

SECOFFSET,CENT

SECDATA,XX(1,1)/2000,40

N,1,0,0,0

N,15,XX(2,1)/1000,0,0

FILL,1,15,13

E,1,2

EGEN,14,1,1

FINISH

/SOL

D,1,ALL

F,15,MX,170

/STATUS,SOLU

SOLVE

FINISH

/ESHAPE,on

/POST1

PLNSOL,U,SUM

PLNSOL,S,XY

SAVE

2、在MATLAB命令窗口中输入如下命令

x=;

lb=;

ub=;

=fmincon(fun,x(),,,,,lb,ub,confun)

x=ceil(x);

save(E:haft\data.txt,x,-ascii)

!’’D:\ProgramFiles\ANSYS Inc\v140\ansys\bin\winx64\ANSYS140.exe’’-b-np7-dir E:haft\-i E:hafthaft.mac-o‘’E:haft\output.txt’’

3、得到应力云图，最大剪应力为49.3MPa，小于许用值，优化结果可靠

注：MATLAB与ansys对应的版本须一致，如2013版MATLAB需对应13版的ansys，否则联合仿真时可能会报错