基于折衷规划的汽车悬架摆臂多目标拓扑优化设计

基于SIMP变密度法和带权重的折衷规划法相结合的多目标拓扑优化设计方法,以汽车极限行驶多工况下的刚度和固有频率为目标函数,并将多刚度拓扑优化目标函数采用折衷规划定义、固有频率采用平均频率法,对某客车悬架的摆臂结构进行多目标拓扑优化设计,得到同时满足静态刚度和动态频率要求的汽车悬架摆臂的拓扑优化结构,并采用惯性释放方法对悬架摆臂进行载荷和应力分析验证。     

直驱双摆角铣头支架的拓扑优化设计

以变密度法作为理论基础,运用ANSYS工具提供的结构拓扑优化模块,进行直驱双摆角铣头的关键零部件的连续体结构拓扑优化.然后根据拓扑优化结果对其进行结构的近似修改,再分析直到达到设计要求.在刚度基本保持不变情况下,优化后的体积比原设计体积大大减小.     

轿车车门焊点布置优化设计及仿真分析

以国内某轿车前车门为例,在CATIA中建立三维模型,在HyperMesh中进行网格划分,并通过OptiStruct软件对其进行模态以及3种工况下的刚度分析 然后利用OptiStruct软件提供的拓扑优化方法对车门结构中的焊点布置进行优化设计,并对该车门焊点布置优化设计后的结构重新进行模态和刚度分析,验证了车门焊点布置优化设计方法的可行性.     

铝合金空间网架的拓扑优化设计与耗材量比较

网架结构的拓扑优化设计对结构性能及其耗材量有着至关重要的影响.利用OptiStruct软件,分别对3种跨度和3种约束工况下的铝合金网格进行拓扑优化,并根据拓扑优化结果进行结构设计,计算拓扑优化后的铝合金网架耗材量.对比分析了不同跨度及约束条件下拓扑优化后铝合金网架与钢网架的用材量.与传统钢网架相比,按拓扑优化设计方法得到的铝合金网架,其耗材量会大大降低.     

疲劳寿命约束下的连续体结构拓扑优化

在连续体结构拓扑优化设计中,优化模型通常考虑强度、刚度、稳定性等力学性能.为研究在结构优化设计中疲劳特性对于结构拓扑的影响,基于独立、连续、映射(independent continuous mapping, ICM)拓扑优化方法,引入了疲劳寿命过滤函数,提出了连续体结构疲劳拓扑优化的模型和求解方法.建立以结构质量最小为目标、疲劳寿命为约束的连续体疲劳拓扑优化模型,通过将疲劳寿命约束转化为应力约束,对优化模型进行了求解.数值算例对比了不同刚度过滤函数、疲劳寿命过滤函数的系数,得到了过滤函数系数对结构质量与结构构型的影响规律;研究了疲劳寿命和应力分别作为约束时拓扑优化结果的差异性,给出了不同的循环外载荷工况情况下的算例,得出了随循环外载荷变化时的结构质量及结构构型.研究结果验证了连续体疲劳拓扑优化理论的有效性与可行性.     

基于动态柔度极小目标的光电跟踪设备拓扑优化方法研究

特定频带激励下结构动态刚度的提升对于高精度光学设备的测量精度有着重要的意义。传统的静刚度极大和谐振频率拓扑优化方法无法胜任设备在工况下的结构优化工作。本文在单频谐激励动态柔度极小优化的基础上,提出了静载柔度与频带激励下多目标加权动态柔度最小化结构拓扑优化模型。利用此方法对光电跟踪设备的找准架模型进行动态柔度极小拓扑最优设计。在综合考虑伺服动载及静载荷等工况下,利用此方法进行拓扑优化设计的结果使得结构在特定点的响应幅值量级减小,共振频率远离伺服频段。此方法也可间接进行多个特征值极大化设计。     

基于拓扑优化的金属反射镜设计及增材制造

为了满足金属反射镜高刚度、轻质化、非球面等实际使用需求,采用拓扑优化方法对金属反射镜镜体及支撑结构进行一体化设计.优化目标是结构柔度和一阶固有频率的加权叠加值最小化,约束函数是体积分数的上限.最终获得半封闭式支撑结构的反射镜构型.在完成几何提取和重建后,形成最终的CAD模型.借助COMOSL软件对该模型的静态刚度及固有频率进行分析,仿真分析结果显示此反射镜在重力工况下的最大RMS值为19 nm,一阶自然频率为1 705.2Hz.随后采用增材制造技术对该反射镜进行制备,验证了方法的有效性.     

大型箱体零件结构拓扑优化设计研究

大型箱体零件在机械设备中使用广泛,主要依靠传统经验设计而成,结构笨重.采用SIMP变密度法,以柔顺度最小化为目标,体积为约束,建立了大型箱体零件结构的拓扑优化数学模型.利用密度过滤和灰度过滤处理,解决了拓扑优化过程中数值不稳定问题.使用OC准则求解获得不同载荷工况下的拓扑结构,通过结构综合获得大型箱体零件新型结构,并用有限元方法验证该结构的可行性和实用性,为大型箱体零件的结构设计提供了一种有益的指导.     

BDX-395大型静电除尘器壳体的优化设计

采用ANSYS软件建立静电除尘器壳体的三维实体模型,并进行有限元分析,得到壳体的应力和变形.计算结果表明壳体原始结构设计合理,但是尺寸设计比较保守,部分构件有优化空间.应用有限元法对原始结构进行优化设计,并对新的壳体结构再进行有限元分析,此新壳体结构更加合理,强度和刚度能够满足设计要求.研究结果对静电除尘器壳体优化设计具有现实的指导意义.     

ZL15轮式装载机摇臂零件有限元分析

摇臂零件的弯曲扭断是ZL15轮式装载机工作装置的常见故障之一.采用传统的类比方法进行装载机结构设计往往带有局限性.通过对装载机摇臂零件不同工况下的受力分析研究,建立最危险工况下的结构有限元模型,通过有限元分析计算,设计人员在设计阶段就能清晰地了解零件每一点的应力、应变、位移及构件的稳定性与动态特性,发现其设计的薄弱环节,同时可方便地对零件结构作反复的修改,以减小其应力集中区,从而提高摇臂零件的工作强度,改善装载机工作装置的综合性能,达到优化设计的目的.