响应面和多目标遗传算法结合的副车架优化

为实现副车架设计过程中,质量和第一阶模态频率同时达到最优,在模态分析和三种工况副车架强度分析的基础上,首先应用Hyperworks进行了副车架参数化,建立了11个厚度尺寸变量。然后应用试验设计分析方法对尺寸变量进行筛选,去掉了3个对质量、最大应力和第一阶模态频率影响都不显著的因子,将基于移动最小二乘法构建响应面近似模型引入到副车架优化设计的复杂系统中。最后,基于副车架近似模型利用多目标遗传算法进行多目标优化,获得了副车架质量和第一阶模态频率的Pareto最优解。研究结果表明:通过获得的Pareto最优解的边界,可以指导副车架优化设计,将大幅缩减产品开发周期、降低产品开发成本。     

汽车副车架强度模态分析及结构优化

以某轿车副车架为研究对象,在CATIA、Hyper Works等软件中建立其有限元模型和多体动力学模型。对其结构进行强度分析和自由模态分析。分析结果表明,副车架强度符合使用要求,但该副车架的一阶模态频率与发动机激振频率较为接近从而可能会产生共振现象。针对该问题,采用变密度拓扑优化方法,建立以平均频率法定义的目标函数,以体积分数和应力为约束的拓扑优化。优化结果表明,副车架的模态计算值与试验值误差非常小,其一阶模态频率提高17.3Hz,并且给出副车架材料最优分配图,优化后一阶模态频率可避开发动机激励频率频带,验证副车架结构有效性。     

农用三轮摩托车车架振动分析与结构优化

对某农用三轮摩托车车架的梁单元模型进行了强度、刚度和模态分析。在此基础上,以车架在极限工况下的强度、刚度和质量为约束条件,以主要梁管的截面尺寸为设计变量,以车架的第1阶固有模态频率为目标函数,建立了结构优化数学模型,并通过计算获得了最佳的结构截面尺寸参数,使车架在满足强度和刚度使用要求且不增加质量的前提下,提高了第1阶固有频率,改善了农用三轮摩托车的振动特性,从而为其车架结构的改进提供了理论依据。     

摩托车车架基于梁单元的结构优化

为了改善摩托车的乘坐舒适性和强度性能,建立了某型摩托车车架的有限元模型,进行了自由模态分析,并与实验模态进行比较。在此基础上,运用MSC.Nastran分析软件,以提高第1阶频率为目标,将梁单元的外径和厚度设为优化变量,质量和强度作为约束进行结构优化。优化结果表明:第1阶频率提高了8.66%,最大应力值降低22.14%,不仅改善了摩托车的动态特性,而且提高了其强度。     

基于灵敏度分析的轿车副车架轻量化研究

为适应节能环保要求,减轻副车架重量,建立了副车架的有限元模型和多体动力学模型,利用ADAMS/Car求得副车架在制动、垂向冲击和转弯3种工况下各关键点处的载荷并对其进行强度分析,通过计算模态频率与试验值进行比较,验证有限元模型的合理性。基于灵敏度分析的方法,选择可用于轻量化的零件,以副车架质量最小为目标函数,在约束副车架强度和低阶模态频率不降低的条件下,优化副车架零件厚度。优化结果表明:副车架强度基本保持不变,各阶模态频率均有所提高,同时总质量减轻6.79%。     

某车架结构基于灵敏度分析的优化设计

建立了某自卸车车架有限元模型,通过模态试验和模态有限元分析得出了车架固有频率,并且验证了该模型的准确性和合理性。依据车架结构的灵敏度分析结果来选择设计变量,在保证车架低阶模态频率和强度的前提下,以车架轻量化为目标优化车架构件厚度,实现了车架质量8.0%的降低幅度;在控制车架质量和强度的条件下,以提高车架低阶模态频率为目标,实现了车架结构的低阶模态频率和动态性能的提高。     

基于OptiStruct的摩托车车架结构优化

应用Hypermesh软件建立摩托车车架有限元模型,模拟摩托车三种常见工况,对车架的强度和模态进行有限元分析,并在此基础上,以车架主要构件截面厚度为设计变量,车架强度和模态为约束条件,车架质量为优化目标,通过OptiStruct对车架结构进行优化设计。优化后车架质量减轻了14.41%,车架结构强度与动态特性明显改善,并进行物理试验验证其准确性。     

轿车副车架轻量化设计

以某轿车副车架为研究对象,采用CATIA软件进行三维建模。应用Hyper Mesh对其进行网格划分,在制动工况下对副车架进行初始结构强度分析和自由模态分析。以副车架材料的许用应力及1阶模态频率作为优化的约束条件,利用Optistruct进行拓扑优化设计,副车架质量与原始设计相比减轻了10.28%,使其达到轻量化的目的。     

履带车辆车架的优化设计

建立了履带车辆车架的有限元模型并进行了多工况静力学分析,针对履带车辆车架应力分布不均匀现象,以各工况载荷下对应的柔度最小作为目标函数,体积和应力作为约束条件进行拓扑优化,得到了合理的车架拓扑结构。为进一步优化梁结构截面参数,以质量最小为目标函数,结构应力为约束条件,对车架进行尺寸优化设计,得到了满足强度要求的车架结构,并取得了良好的轻量化效果。该优化方法同样适合其他模型,对车架结构的改进方式具有指导意义。     

四座纯电动巡逻车车架有限元分析

采用SolidWorks软件建立车架三维模型,借助于ANSYS软件建立以体单元为基本单元的车架有限元模型.在此模型基础上,进行有限元静力学分析和模态分析,获得车架在弯曲工况和扭转工况下的最大等效应力和应变,以及其前10阶固有频率和振型.结果显示:电动巡逻车车架结构满足材料的强度和刚度要求,但其l阶固有频率和地面的激励频率接近,车架与外激励易产生共振,需采取措施提高车架低阶固有频率.对双主纵梁结构的车架进行模态分析,通过对比改进前后车架的低阶固有频率,为车架优化设计提供了理论指导.     

基于代理模型的低速电动车车架多目标优化

为进行低速电动车车架的轻量化研究,采用有限元分析软件HyperMesh建立低速电动车车架有限元模型,并进行模态、强度和弯扭刚度分析。结合径向基神经网络(RBF)代理模型和粒子群优化算法,综合考虑质量、模态、强度和弯扭刚度等性能指标,对低速电动车车架进行轻量化多目标优化。结果表明,低速电动车车架质量降低了27.6 kg,同时其1阶模态频率、强度和弯扭刚度均满足设计要求,取得了较好的轻量化效果。     

客车底盘车架有限元分析

针对某三段式客车底盘车架的强度校核,利用CATIA建立其三维模型,导入ANSYS Workbench中建立底盘车架的有限元模型,并对底盘车架进行了计算模态分析以及弯曲、扭转、紧急制动、急转弯4种工况下的应力和应变分析。分析结果表明:前6阶振动模态的固有频率均大于路面与发动机的怠速激励频率;底盘车架的最大应力值为351.22 MPa,小于许用屈服应力355 MPa。由分析结果可判断该底盘车架设计合理,进而为底盘车架结构优化和轻量化设计提供参考。     

某新型半挂车车架静态特性与模态分析

运用三维CAD软件建立了某新型半挂车的三维模型,并将其导入HyperMesh中建立有限元模型,对车架进行了满载弯曲、满载扭转、紧急制动、转弯等4种典型工况下的有限元静力学分析,得到相应的应力分布和变形情况,对车架结构进行模态分析,预测车架结构和激励相互影响的可能性。结果表明车架的强度和刚度均满足要求。通过模态分析,得到车架前16阶的模态频率和振型,结果表明车辆正常行驶时可以有效避免共振现象产生,车架结构设计合理,对产品的优化设计据有一定参考意义。     

轮毂驱动智能车车架的有限元分析

为了分析验证轮毂驱动智能车车架的强度和刚度,采用CATIA软件建立车架三维模型,运用ANSYS软件建立以体单元为基本单元的车架有限元模型,并根据模态分析理论对其进行了有限元模态分析,获得车架在4种常见工况下的最大等效应力和应变,以及前十阶固有频率和振型特征。研究结果表明:样车车架的强度和刚度满足设计要求,为进一步优化车架的结构提供了参考依据。     

基于相对灵敏度分析的自卸车车架轻量化设计

在Hypermesh中建立TY型自卸车车架有限元模型,对车架进行了弯曲和扭转工况下的强度与刚度分析,并通过模态试验验证了有限元模型的准确性。对车架部件进行柔度灵敏度、模态灵敏度和质量灵敏度的计算,基于相对灵敏度分析的结果确定优化设计变量,在保证车架刚度和低阶模态频率的前提下,对车架结构进行轻量化优化。结果表明:优化后车架的强度、刚度和低阶模态频率均有所提高,避免了应力集中现象,车架质量减少70 kg,验证了该轻量化设计方法的可行性。     

轮式装载机前车架的模态分析

为了降低车架在危险工况的变形,提高车架材料的效能和车架的动态刚度,以XG958轮式装载机前车架为研究对象,运用有限元软件ANSYS对前车架进行模态分析。基于有限元和静动态理论,运用ANSYS软件建立前车架有限元模型,并对前车架进行形状结构的改进。改进后前车架第一阶模态频率降低了14.937Hz,最大位移减少0.02mm;第二阶模态频率降低了2.308Hz,最大位移减少了0.222mm;第三阶模态频率降低了30.52Hz,最大位移减少了0.065mm。整体上提高了前车架的动刚度。     

重型自卸车主副一体式车架轻量化优化设计

建立了TY型重型自卸车主副一体式车架有限元模型,通过稳态力学分析发现该车架整体强度过大,对车架结构进行了轻量化优化设计。该优化模型以车架部件的板厚为设计变量、以车架的总质量最小作为目标函数、以车架的强度作为约束条件进行了多工况下的优化,并对优化后的车架进行刚度对比分析,在保证整体强度和刚度的前提下,优化后的车架比原车架质量减轻9%,取得了良好的轻量化效果。     

基于刚度和模态的某自卸车车架轻量化设计

利用有限元模态分析理论,分析了某自卸车车架的动态特性,结合车架模态试验验证了模型的合理性。在已验证的模型基础下求解了车架的弯曲和扭转刚度。进行灵敏度分析以确定有效的设计变量。以车架总质量为目标函数,以刚度和1阶固有频率为约束条件,建立轻量化优化模型。通过拉丁方试验设计方法选取样本点,运用径向基函数构造模型各响应的近似模型,采用遗传算法求解近似模型。获得的优化结果参数代入实际模型后结果表明车架总质量在满足刚度和1阶模态频率约束要求下下降了18.37 kg。     

基于多学科多目标的后副车架轻量化设计

为了减轻某后副车架的重量,首先基于后副车架有限元分析模型对其进行自由模态分析,分析结果表明其前两阶频率均处于其发动机激振频率之外,能够有效地避免其发生共振。模态实验结果表明其仿真值与测试值基本一致,因此其有限元模型及其分析结果具有较高的准确度。然后基于典型工况的受力分析,同时建立后悬架多体动力学模型,获取各个工况下各个外连点的载荷,并且据此对其进行强度分析,分析结果表明其极限工况下的最大应力均低于材料极限,满足强度要求。最后基于Isight集成优化平台对后副车架零部件的料厚进行多学科多目标优化分析,获得了料厚的最佳设计参数,分析结果表明优化之后其强度性能和模态性能基本保持不变,其重量减轻了17.1%,并且其轻量化方案也顺利通过了整车道路可靠性实验。     

基于刚度与模态分析的方程式赛车架结构轻量化

以第一代赛车车架为研究对象,运用CATIA软件建立方程式赛车车架有限元模型,并利用ANSYS软件对车架进行刚度、自由模态分析,获得车架低阶固有频率(前六阶)及振型.在此基础上,以车架质量最轻为优化目标函数,把固有频率作为约束条件,对车架结构进行了优化,使车架减轻了8 kg,实现了第二代车架轻量化设计.