基于ANSYS Workbench的制动器支座拓扑优化

以JZ25凿井绞车制动器支座结构设计为例,介绍了利用现代CAD/CAE软件对支座进行三维造型设计,然后通过专有程序接口将模型导入到ANSYS Workbench软件中;利用ANSYS Workbench有限元分析强大功能,对支座静力学、模态进行分析;并根据分析结果,对支座结构静刚度进行分析,利用ANSYS Workbench软件拓扑结构优化模块对支座进行优化结构再进行设计。优化分析结果表明,结构应力分布更加均匀;在保证结构刚度前提下,优化后的结构比优化前重量轻了30%。通过分析、优化和设计,实现了支座轻量化设计,给企业带来更多经济效益。     

应急监测拖车车身骨架结构分析与轻量化研究

运用有限元分析理论,在ANSYS Workbench有限元软件中建立应急监测拖车车身骨架结构的有限元模型,并对其进行静力学分析和模态分析。根据分析结果采用拓扑优化方法对应急监测拖车车身骨架进行拓扑优化设计,根据拓扑优化结果并结合车身骨架的设计和制造工艺要求,对车身骨架结构重新进行布局和设计,得到优化后的车身骨架结构。通过相对灵敏度分析找出对车身骨架性能不敏感但对车重敏感的设计变量,采用多目标尺寸优化的方法对应急监测拖车车身骨架结构进行轻量化设计,并对其在水平弯曲、极限扭转、紧急制动和紧急转弯4种典型工况下的性能进行对比。结果表明:优化后的车身骨架在满足各项性能要求的前提下,实现减重86.57 kg,减重率为14.08%,取得了一定的轻量化效果。     

光伏板清扫机器人支撑架轻量化优化设计

以光伏板清扫机器人支撑架为例提出了1种基于拓扑优化与响应面法相结合的轻量化设计方法。对支撑架受力进行有限元分析并对模型拓扑优化;然后利用Box-Behnken设计实验得到7个设计变量的数值模拟样点,通过响应面方法进行2次回归拟合得到响应面模型;最后,利用非支配多目标遗传算法对近似模型进行了迭代优化计算,得到Pareto最优解集。结果表明:轻量化优化后的支撑架的质量减轻了24.6%,应力下降了1.007 MPa。     

微小型救援机械手的轻量化设计

为了增强微小型救援机械手在狭小空间执行救援任务的能力,提高救援效率,增加机械手的灵活性,节约成本,在深入分析微小型救援机械手的结构特点和工作机理基础上,对微小型救援机械手进行轻量化设计。应用有限元分析软件ANSYS Workbench对关键零件进行了拓扑结构优化,得出了零件的拓扑形状,利用目标驱动优化方法得出了零件的基本尺寸,并用同样的方法对手臂腕部进行轻量化设计,轻量化后手臂总体质量减轻6.71%,总变形减小了24.9%,达到了优化目的。     

基于Ansys Workbench的一种新型铁路起重机转台轻量化探析

以有限元分析软件Ansys Workbench协同仿真平台为工具,对传统的转台结构进行拓扑优化,在拓扑优化结果的基础上提出了一种新型的转台结构,并保守地赋予了板厚。利用Workbench中DM、Mechanical以及DX 3大模块之间的无缝连接,完成了新型转台结构的参数化建模、结构分析和基于神经网络响应面法的优化设计,轻量化效果显著,为相关设计提供了参考。     

一种基于OptiStruct-Abaqus的航空齿轮腹板轻量化设计方法

基于结构优化软件OptiStruct和商用有限元分析软件Abaqus,结合拓扑优化、尺寸优化和有限元接触分析等相关理论,针对航空齿轮轻量化设计问题,创新性地提出了一种齿轮腹板结构轻量化设计方法。以某型航空发动机附件传动齿轮为研究对象,基于OptiStruct软件对腹板结构进行拓扑优化与尺寸优化减重设计,利用Abaqus软件对齿轮进行接触性能计算,给出腹板结构轻量化设计的流程和关键技术。结果表明,在保证强度和传动误差要求条件下,齿轮整体质量减轻了39. 6%,减重效果明显,实现了齿轮轻量化设计目的。     

面向轻量化的重型卡车板簧压板优化设计

根据企业对板簧压板进行更换原材料QT500-10为ZG650-830的要求,为降低成本,需对其进行轻量化设计。采用Ansys Workbench建立了板簧压板的参数化有限元模型,以其内腔相关参数为设计变量,通过实验设计生成设计参数样本空间,经有限元求解得到样本点的响应面,同时通过对设计变量的灵敏度分析,确定结构参数优化方向。采用乘除法给出多目标优化的数学模型,利用Workbench进行尺寸优化设计,得到板簧压板的一次轻量化模型;然后对一次轻量化模型进一步进行拓扑优化,得到其最终轻量化模型。研究表明,轻量化后的板簧压板满足强度与刚度要求,结构安全性能提高,与原结构相比减重比达26.78%。     

基于逆向工程和拓扑优化的转向节轻量化设计

逆向工程与拓扑优化技术广泛应用于汽车零部件轻量化设计,特别是结构轻量化、工艺轻量化等方面。采用逆向工程和拓扑优化方法对某型车辆转向节进行了轻量化的研究。首先采用逆向工程,在转向节的外表面喷涂显像剂,运用手持式三维扫描仪对转向节进行数据采集,基于Geomagic Wrap软件完成转向节点云数据的优化,点云数据封装,建立起转向节三维模型;其次确定转向节优化的边界,对转向节开展静力分析,根据转向节装配要求与设计经验,重构出转向节优化设计空间,以最小体积为优化目标,采用变密度法完成转向节的拓扑优化设计;然后根据拓扑优化设计结果,结合结构制造工艺,重构转向节结构,并开展有限元静力分析验证,最终实现了转向节的轻量化设计。     

黄金分割在箱型梁筋板优化设计中的应用

针对箱型梁优化设计,首次利用黄金分割原理来进行筋板结构设计和布局优化.结合黄金分割迭代法与对称性进行筋板布局优化;利用有限元软件ANSYS Workbench分别对原模型与改进模型进行有限元分析与数据对比.实现了筋板的结构优化与轻量化,对结构设计提出了一种新的思路与方法.     

回转支撑架结构柔度约束优化设计

运用灵敏度分析法对某型搬运车的回转支撑架结构进行受力分析,得到确切的输入参数与输出参数之间关系的数学模型。以强度、刚度和稳定性约束条件以及轻量化的目标对回转支撑架结构进行数学建模和求解,明确其受力情况,为回转支撑架结构的优化提供理论依据。由构件受到的力及其强度极限可求得构件最小横截面积,按该面积设计出的构件在受压情况下会发生挠曲,产生失效的约束特征,引用柔度约束作为遗传算法的主要约束条件之一。采用Matlab软件中的遗传算法对回转支撑架部分结构进行优化,得到更合理的相应结构尺寸。利用Ansys Workbench软件对优化后的回转支撑架结构进行静力学分析和验证,得出符合预期的优化设计结果,表明此方法对受压框架优化具有一定的借鉴价值。     

某乘用车备胎仓轻量化设计研究

以某乘用车备胎仓为分析对象,基于三维CAD软件对该备胎仓进行轻量化设计,主要包括对备胎仓进行拓扑优化及材料替换。接着采用有限元分析软件Hypermesh对两种轻量化方案的备胎仓进行有限元静力分析。在保证原有强度及刚度的前提下,通过拓扑优化后的备胎仓质量减轻了6.6%,通过材料替换后的备胎仓质量减轻了55.7%。通过综合对比,采取材料替换的轻量化设计方法综合性能优于拓扑优化。将替换材料后的备胎仓进行装车路试,进一步验证了有限元分析结果的准确性。实现了备胎仓的轻量化设计,为后续的备胎仓轻量化设计提供了新的设计思路。     

基于ANSYS传动滚筒的结构改进及优化

用有限元软件ANSYS对带式输送机的传动滚筒进行有限元分析,得到传动滚筒的应力和变形情况。根据该结果对传动滚筒的结构进行重新设计和轻量化研究,并对轻量化结果进行了验证。最后利用ANSYS Workbench的优化设计模块对滚筒结构进行了多目标优化,为传动滚筒结构的优化和改进提供了理论依据。     

基于拓扑优化的搅拌车减速器箱体轻量化研究

为提升搅拌车用减速器箱体结构性能，降低箱体的重量减少加工成本，提出基于拓扑优化的搅拌车减速器箱体轻量化方法。以10m³搅拌车PMB-7YR型减速器为优化对象，通过ANSYS Workbench对箱体进行有限元分析，基于分析结果采用变密度法对箱体结构进行拓扑优化，通过优化后云图进行结构设计完成轻量化设计。搭建搅拌车减速器试验平台，实现实际工况试车实验；并对优化前、后减速器箱体进行有限元比对分析，分析结果表明：优化后减速器整体质量减少15.4%，箱体最大变形量降低17.3%，整体的综合性能提升显著，对减速器的进一步研究和开发具有重要意义。     

双回转铁路救援起重机转台拓扑结构设计

为了解决铁路起重机转台初始结构设计的瓶颈问题,提高转台结构设计的科学性和理论性,结合目前拓扑优化技术在结构优化中的应用,以协同仿真软件ANSYS Workbench为拓扑优化工具,参考我国自主研发的QTJS160铁路救援起重机,对双回转铁路救援起重机转台结构进行优化。校核优化前、后转台结构的应力与变形量,找到结构的危险点。经过对比分析,拓扑优化后的转台结构对材料的利用更加充分,转台应力分布更加均匀,且转台整体质量大幅度下降,实现了转台的轻量化设计。     

起重机车架结构的优化及模态分析

通过Ansvs Workbench软件建立了某汽车起重机车架的三维模型,并对该三维模型进行有限元建模,对车架进行了静态分析和模态分析,分析结果可为车架的结构优化设计和轻量化提供理论依据.     

四肢格构式柱金属结构拓扑优化设计

四肢格构式柱金属结构在工程中的使用比较广泛,为了解决格构式柱在工程中遇到的初始结构应力分布的问题,提高四肢格构式柱结构的科学性和理论性,结合目前现有的拓扑优化设计方法在工程结构中的应用,运用ABAQUS有限元分析软件,对格构式柱进行拓扑优化,得出合理的格构式柱的拓扑结构.运用有限元软件校核拓扑优化后的格构式柱金属结构的应力及变形量,并且与工程上现有结构进行对比分析,得出拓扑优化后的金属结构的应力分布比较均匀,稳定性相对较好,质量相比优化前有所减轻,实现了工程应用中的轻量化设计.     

电动公交车车架轻量化优化设计及评价

根据电动公交车车架的结构,采取拓扑优化方法和车架轻量化系数评价方法相结合的方案,对电动公交车车架进行减重优化设计。以某型电动公交车车架为研究参考样本,建立车架模型。在ANSYS中对设计的电动公交车车架进行有限元分析,并在满足材料基本性能的前提下采用变密度法对车架有限元模型进行拓扑优化。最后利用车架轻量化系数评价方法对优化前、后的车架进行轻量化评价。结果表明,轻量化系数由优化前的0.104降低为优化后的0.0058,较好地实现了电动公交车车架轻量化设计目标。     

某型号飞机套筒类零件铣具优化设计

以夹具的合理性、经济性、安全性为优化目标,提出了对某型号飞机套筒类零件铣具结构优化设计的方法。首先定量计算加工中铣具的载荷分布,接着基于有限元分析软件ANSYS Workbench进行静力学分析,最后应用拓扑优化模块实现轻量化设计。在满足使用要求的前提下铣具的质量减少了19.8%,降低了制造成本的同时提升了设计效率。本研究结果可为其他类夹具的优化设计提供一定的理论参考。     

某新型无人帆船的结构设计及其主帆结构的轻量化设计

对为了满足海洋调查长航时、大范围和连续性的调查要求,研发了一款带有襟翼的刚性帆无人帆船,同时为了优化其帆形和结构,对主帆结构进行轻量化设计.将Fluent软件计算得到的气动载荷施加到主帆表面,结合ANSYS Workbench软件提出了形状-拓扑-尺寸联合分级优化的方法,通过形状优化,确定了主帆外形为锥形.通过拓扑优化...     

基于有限元法的六轴法兰优化设计及金属3D打印实现

采用有限元软件ANSYS Workbench对某六轴工业机器人的末端铝合金联结法兰在保证其强度、刚度不变的情况下进行结构优化,并降低质量,减少体积70%,获得优化结构。再通过某3D金属打印设备实验获得合格的Al10MgSi铝合金试样,并用此工艺参数制备优化后的联结法兰。结果表明,利用有限元对联结法兰不同工况下的受力情况进行分析,并以此为条件约束,拓扑优化获得体积最小的新零件,再用3D打印技术制造结果,可有效的利用材料并提升设计可靠性,减低成本。两种技术的结合,大大地降低设计成本,是轻量化设计有效的手段。但利用有限元拓扑优化的结果直接进行3D打印时,表面质量受网格划分影响较大,六面体规则网格结果明显优于四面体网格。