飞机起落架的动力学分析与拓扑优化研究

针对某型飞机前起落架质量大、收放困难等问题,利用三维软件建立了飞机前起落架的三维模型并将其导入于Adams中,建立了适应于Adams软件飞机前起落架的动力学仿真模型,然后对其进行了着陆动态仿真分析,仿真结果与实际非常吻合,并利用动力学分析得到的工况条件,基于变密度法与优化准则法对飞机前起落架扭力臂结构进行了拓扑优化设计,计算结果表明,在满足刚度与强度的条件下扭力臂质量减小了2.72kg,减小幅度为25.4％,对飞机起落架的结构优化设计具有一定的参考价值.     

基于HyperWorks的遥操作主手构件拓扑优化设计

论文利用变密度法对力反馈型遥操作主手的结构进行拓扑优化设计,旨在满足各种工况及易制造加工的条件下,实现零部件的轻量化。首先分析了零部件在多种工况下的受力情况,再根据分析结果对模型进行了拓扑优化,最后在优化结果的基础上进行了满足加工工艺要求的二次设计。最终得到的零部件结构模型与初始模型对比结果显示:在满足安装、强度、刚度、可加工性等约束条件的情况下,总质量比最初模型减轻了40.89%。     

岸桥门框连接斜撑布置研究与优化

针对某型号岸边集装箱桥式起重机门框斜撑进行优化设计。首先应用结构拓扑优化技术,建立斜撑拓扑优化设计的模型;通过拓扑优化设计,得到三种斜撑的布置方案。然后基于斜撑的抗风振要求对斜撑进行尺寸优化,得到满足设计条件的质量最轻的优化结果。通过对优化后的斜撑结构在岸桥整机上的刚度和强度校核,验证了提出方法的有效性。     

桥式起重机主梁结构的可靠性拓扑优化

为了在降低设计难度和提高设计效率前提下实现起重机主梁结构的可靠性优化设计,首先基于变密度方法和概率方法分别构建以起重机主梁结构体积最小作为目标函数的确定性拓扑优化模型和可靠性拓扑优化模型;其次,将可靠性拓扑优化模型中的优化问题经混合法解耦处理后,分解为可靠性分析和当量确定性拓扑优化2个独立子问题;再次,在优化设计过程中使用灰色关联系数法分配各工况的权重系数;最后,再对经过可靠性拓扑优化设计后所得的新型主梁结构进行二次设计。结果表明,同确定性拓扑优化比较,可靠性拓扑优化的迭代次数较少,计算速度较快;经二次设计后,起重机主梁结构的刚度、强度与固有频率均得到了提高;设计结果可为起重机金属结构优化设计提供新思路。     

某型重卡平衡悬架结构综合优化设计

针对某型重卡平衡悬架结构存在V型推力杆安装困难和结构冗余、质量大的问题,根据企业需求,改铆接横梁为整体铸造式横梁并且不改变原有平衡轴支架铸造工艺的前提下,对其结构进行综合优化设计。为满足制造工艺和装配工艺要求,先确定了其基础结构模型;以此为优化对象,在极限工况下,以降低结构总质量为目标,以结构强度为约束条件,对平衡悬架系统进行拓扑优化设计;根据拓扑结果,应用形状和尺寸优化方法并结合铸造工艺和设计经验对其结构进行详细设计,得到了最终的综合优化设计结果。优化后结构,在符合企业工艺要求的同时解决了实际装配问题;在满足强度的前提下,达到了轻量化目标,这对平衡悬架的结构改进有重要的参考价值。     

汽车传动轴轻量化设计研究

研究了基于拓扑方法的某型汽车传动轴轻量化设计。首先利用UG进行汽车传动轴建模,将三维模型导入ANSYS中,根据传动轴的受力情况确定其边界条件,然后以传动轴质量最小为优化目标,利用拓扑优化设计算法对其进行计算,最后在同等受力工况下对比优化前后的结构强度,在满足静强度的条件下,优化后的传动轴壁厚变薄,实现了汽车传动轴轻量化设计。     

某型重卡板簧支架结构优化设计

针对某型重卡底盘系统结构整体改进后,车架安装孔位的变化致使板簧支架固定约束减少以及制造工艺的需改进等问题,企业要求在保障原有结构的使用功能和使用精密铸造工艺的基础上,对板簧支架进行更优的结构设计,并且不能增加其质量。首先根据原有模型的结构以及安装孔位的变化,确定其基本的结构模型;以此结构为优化对象,在极限工作的状况下,以降低结构质量为目标,以结构强度为约束,对支架结构进行拓扑优化设计;依据拓扑优化的结果,应用铸造工艺和设计经验进行再次设计,可得到最后的优化设计结果。优化后结构,在满足原有功能的前提下,设计出精密铸造的优化模型,达到了企业需求目标,这对重卡新型支架类零件的结构优化设计有重要的参考价值。     

基于ANSYS的某型号后摇臂拓扑优化设计

为了提高方程式赛车的燃油经济性、操纵稳定性和行驶速度,以某型号后摇臂为研究对象,研究在满足设计要求的前提下,对其悬架系统的后摇臂构件进行拓扑优化设计。采用ANSYS优化设计模块对后摇臂进行仿真计算及轻量化设计,根据赛事要求和赛车结构建立后摇臂模型,并对后摇臂结构进行拓扑优化设计,得到了合理的拓扑优化结构。有限元验证表明:在满足结构要求的前提下,结构优化设计提高了构件的性能,降低了材料成本,拓扑优化设计减材41.075%,轻量化效果显著,证明了后摇臂结构拓扑优化设计的可行性。     

捆绑联接舱段集中力扩散结构优化设计

为了改良运载火箭捆绑联接舱段集中力扩散结构的承力特性并实现轻量化设计要求,将开展集中力扩散结构拓扑优化设计方法研究。首先围绕结构刚度、强度、减重和集中力扩散效果等多种需求,实现以多工况下最小加权柔度为目标函数的结构拓扑优化。然后根据拓扑优化结果并综合考虑制造工艺等要求设计出新的集中力扩散结构,实现结构整体减重18.2%。最后对新结构进行标准工况下的载荷分析校验强度,计算结果表明新的集中力扩散结构设计方案的应力水平满足设计要求,提出的拓扑优化方案适合于概念设计阶段的集中力扩散结构优化。     

基于OptiStruct汽车控制臂的拓扑优化设计

文中基于OptiStruct软件对某项目汽车控制臂进行了拓扑优化设计,并分别对比了三个载荷工况下,控制臂优化前和优化后的应力和位移。结果表明,拓扑优化后的控制臂的应力在3个工况下都略有增大,但应力值远远小于铸钢材料的屈服极限(650 MPa);拓扑优化后的控制臂的位移在3个工况下都略有增大,但均小于1 mm。这说明,通过OptiStruct软件进行的拓扑优化设计满足结构的强度要求。同时,控制臂结构的重量减轻了35%,实现了轻量化的性能需求,这对汽车零部件产品的设计具有一定的参考意义。