集装箱吊架结构优化设计

采用拓扑优化、形状优化和尺寸优化对集装箱吊架进行优化设计。首先利用基于变密度法的拓扑优化,以柔度最小为优化目标,体积分数作为约束条件,得到设计空间内最优的材料分布路径。然后根据得到的拓扑结构重新设计,并在局部再一次进行拓扑优化,改善局部的拓扑结构。利用最终得到的吊架的拓扑结构建立新的有限元模型,综合运用形状优化和尺寸优化;以质量最小为优化目标,吊架的刚度和强度为约束条件,实现吊架的减重。通过综合三种优化方法,不仅提高了吊架的性能,而且大大降低了吊架的质量。     

多工况悬架下摆臂结构优化设计方法研究

采用了多种优化设计方法,以某悬架结构为例进行了结构优化设计方法研究.通过对车辆行驶工况和对车体空间布置的分析,建立了拓扑优化可设计域和非可设计域,完成了悬架结构的拓扑优化设计,并建立了工程结构.基于强度分布与应力干涉理论,将可靠性理论和优化方法相结合,进行了可靠性优化设计.其优化结果与尺寸优化和形状优化结果进行了对比,证明了优化设计方法的有效性和可行性,为工程结构提供了一种新设计思路.     

汽车驾驶室后悬置支架的拓扑优化设计

阐述了借助于Hyper Works软件的拓扑优化和形状优化技术,实现驾驶室后悬置支架减重优化设计的过程,并结合实际受力情况对传统优化设计与拓扑优化设计方案做了有限元验证对比分析.结果表明,经减质优化后的支架,应力值大幅减少,应力分布更加均匀,相对原始结构质量明显减少,能够满足产品的使用性能和铸造工艺性能要求.     

典型三维机械结构拓扑优化设计

为了提高拥有数万个单元以上的三维机械结构拓扑优化的计算效率, 基于渐进结构优化方法, 并结合结构位移计算的迭代方法, 建立一套三维机械结构拓扑优化的求解策略和算法.然后, 构建分别用于结构分析和结构优化迭代的两套数据流和它们间的映射方法, 研究和开发三维机械结构拓扑优化设计软件.完成几个典型和复杂的三维机械结构的仿真优化设计.设计结果表明,发展的方法和软件是正确和有效的, 且具有广泛的工程应用前景.     

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。     

一种基于水平集函数的尺寸优化方法及应用

针对构建结构拓扑、形状、尺寸的统一优化模型的需求,采用水平集函数描述结构尺寸要素的方法,建立了基于水平集法的结构尺寸优化模型。该方法采用水平集函数描述规则孔洞的几何尺寸信息,并通过引入紧支径向基函数进行插值,将尺寸变量转化为基函数的扩展系数。将基于水平集法的尺寸优化方法与基于水平集法的拓扑形状优化方法融合,构建了结构统一优化模型,实现了结构尺寸、拓扑和形状的综合优化。     

某微型电动车车架结构的拓扑优化设计

为了提高某微型电动车车架的力学性能并减轻质量,将拓扑优化理论引入车架结构的优化设计。考虑了多种行驶工况的冲击载荷对车架的破坏作用,给出多工况条件下拓扑优化结果,建立满足各总成的布置和实际行驶要求的新设计结构,基于有限元法通过ANSYS软件对新设计车架的结构参数进行了优化设计。理论分析和车架的实际应用情况表明,该车架设计合理,说明该优化设计方法进行车架结构设计的有效性和可行性,为结构优化设计提供一种思路。     

组合近似方法在结构优化中的应用

针对结构优化中结构分析计算量大的问题，基于组合近似重分析方法，提出了自适应近似重分析策略，即在满足指定近似精度时采用近似重分析，否则采用完全重分析。通过拓扑优化和形状优化算例，对自适应近似重分析和完全重分析优化结果进行了比较，结果表明，该策略在连续体拓扑优化和形状优化中具有可行性和通用性。     

基于人工制造约束的三维拓扑优化设计方法

为了更好地解决三维拓扑优化工程实用化的问题,提出了基于人工制造约束的拓扑优化设计方法。该方法在拓扑优化过程中实时地监控拓扑优化结果,并借助设计人员的工程经验,实时地加入符合制造工艺成型的约束条件辅助计算进行机拓扑优化设计。钢结构拱桥算例中以有限元软件ANSYS为平台进行二次开发、以双向渐进结构优化法为核心算法通过人为干预实现了在拓扑优化过程中钢结构拱桥斜支撑向竖直支撑的转变。通过对比发现该方法的优化结果与实际拱桥模型结构相似,表明了该方法是有效的和可行的。     

冷镦机床身再设计孔洞的形状优化

针对冷镦机床身的拓扑优化在剔除材料的同时削弱了床身的整体力学性能,提出在冷镦机床身结构拓扑优化后的再设计孔洞区域进行形状优化,即以床身多约束拓扑优化后的再设计孔洞,作为形状优化的设计变量,建立多边界的形状优化模型;描述了形状优化中的Laplacian光顺算法,构建了冷镦机床身再设计孔洞的形状优化过程,并在Abaqus中分别实现了某型号冷镦机床身再设计后单一孔洞和多孔洞的形状优化,分析了不同优化结果对床身整体性能的影响,验证了所提出方法的有效性。     

轿车发动机罩拓扑结构优化及其轻量化设计

对常见四种工况下的轿车发动机罩板进行有限元分析,采用拓扑优化的方法,在四种工况下,以加权应变能最小为优化目标,对发动机罩内板中部区域进行优化。通过软件OPTISTRUCT中的OSSmooth模块导出结构优化后的文件,在CATIA中根据拓扑优化的形状和材料分布的路径进行模型的修改,得到拓扑结构优化后的发动机罩板,并分别选取高强度钢、铝合金、镁合金作为替换材料,对比优化前后的发动机罩板的综合力学性能,得出拓扑结构优化后的铝合金方案为最优轻量化方案。     

基于拓扑优化的飞机襟翼支架轻量化设计

以飞机襟翼支架为研究对象,基于最大刚度原则对飞机襟翼支架结构进行轻量化设计。选用AL2014-AREO材料,利用Inspire软件分别对不同优化目标下的不同形状控制方式进行拓扑优化计算,得到支架模型的最佳形状控制方案,将最优控制方案进行梯度拓扑优化,然后对梯度拓扑的最优结果进行几何重构和强度校核,得到最终优化模型。相对于初始模型实现了62.8%减重,且支架模型的应力、位移、安全系数都符合设计要求。该研究结果为飞机襟翼支架结构的轻量化设计提供了一种新的设计思路。     

注塑机前模板的拓扑与参数优化设计

以浙江某注塑机厂BT2200V-Ⅱ的前模板为对象,借助于ANSYS有限元软件对前模板进行拓扑优化,寻找模板的最优结构形式;并通过将参数优化,确定前模型的实际结构尺寸.最后对优化前后的模板进行了有限元对比分析,检验了优化模板结构的合理性和可用性.     

拓扑优化方法在产品设计中的应用探索

许多工程活动中,都会遇到零件的形状和性能之间的关系.所要解决的基本问题比较典型:如果给定了零件的大致外形以及零件与周围环境的分界面,那么产品的最优形状是什么.这项任务就是拓扑优化.借助于ANSYS软件对载重汽车车架进行结构优化设计,这对拓扑优化设计理论在产品设计中的应用是一种尝试.     

拓扑及参数优化方法在专用汽车车架结构设计中的应用

提出了将拓扑优化理论和结构参数优化方法综合应用于集装箱半挂车车架结构设计中的设计思想。在结构设计的开始阶段引入拓扑优化理论．先对结构进行布局优化,以获得较合理的初始结构方案,再通过结构参数优化设计,得到满足其强度和刚度及设计工艺要求的最优结构。探讨了拓扑优化设计过程中,基本结构建立、优化过程控制及优化结果分析与应用等问题。在ANSYS软件平台上进行了CAE软件包的二次开发．设计了集装箱半挂车车架优化设计专用软件模块。     

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.     

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。     

皮带机布料臂架拓扑优化的研究

为了解决矿用皮带输送机布料臂架由于强度较低易损坏的特点,通过拓扑优化并结合ANASYS数值模拟软件对皮带机的布料臂架进行优化设计。通过对前臂、中间臂和基础臂的拓扑优化设计,给出了前臂、中间臂及基础臂的腹杆节距及底面杆件结构形式,以有效提升布料臂架的稳定性。     

三维线弹性连续体的结构拓扑优化设计

研究了基于水平集模型和SIMP方法的三维线弹性结构的拓扑优化方法，优化模型的目标是结构的柔度最小。引入水平集模型隐含描述具有复杂拓扑关系的三维线弹性结构的几何边界，以材料域的形状为变量进行灵敏度分析，构造水平集方程的速度函数，通过几何边界的演化获得结构的最优形状和拓扑。同时研究了基于SIMP方法的三维连续体结构的拓扑优化设计。对基于水平集模型和SIMP的拓扑优化方法的数值算例进行比较，结果表明，基于水平集的三维结构拓扑优化具有光滑的几何边界，数值算法稳定。     

时速400公里高速列车底架拓扑优化

运用OptiStruct软件,针对400km/h高速列车车体,计算其在重要载荷作用下的结构强度、刚度以及模态分析后,以列车的底架作为研究对象,对其进行拓扑优化设计.结合OptiStruct中的OSSmooth模块和SOLIDWORKS软件,总结分析不同载荷方式作用下得出的拓扑优化结果,确定车体底架结构内筋的分布,得出最佳截面形状,并对优化后的底架结构及车体进行静强度以及模态分析比较.对比得出,优化后底架结构减重6.82％,满足车体强度、刚度及模态频率等性能要求的同时,改善了结构的应力分布.