汽车座椅的轻量化设计

为了分析汽车座椅的安全性,对某车型座椅建立有限元模型并进行轻量化设计.参照国家标准GB 15083-2006中的座椅试验规范施加载荷和约束,计算座椅强度并提出轻量化设计方案.通过合理的优化目标和约束变量得到座椅轻量化尺寸,经再次分析计算,验证了座椅轻量化后的强度完全满足国家标准的要求,轻量化设计的座椅质量减重11.2％.     

基于优化和有限元分析的人字架结构设计

应用Matlab编程对人字架结构进行优化设计,根据优化所得数据,应用Solidworks对人字架进行了三维建模和有限元分析,得到其应力、位移分布图.该设计方法不仅可以得到人字架的最优化结构,满足工程实际需求,还可根据可视化有限元分析结果,对设计结构进行相应调整,在强度满足的条件下实现产品轻量化的要求.     

某车型桥壳结构性能分析及轻量化方案设计

为了在不降低安全性能的基础上完成轻量化指标,采用有限元仿真技术对某车型桥壳结构性能进行分析,包括模态分析、强度分析,并根据桥壳结构应力随材料厚度、强度的变化规律提出该桥壳轻量化选材方案,即选材由原来的5.0 mm-SAPH440优化为4.0 mm-P590QK,此时桥壳的疲劳强度后备系数指标及刚度指标均满足标准要求,静强度后备系数略低于标准要求,但由于材料实物强度均高于理论计算时采用的最低值,故其静强度后备系数能够满足实际要求.现场冲压试验及台架性能检测结果表明,4.0 mm-P590QK桥壳成形性及结构疲劳、刚度、强度等性能均达到了设计要求.本方案使桥壳零件减重20%,达到了轻量化指标.     

基于iSIGHT的手机结构轻量化设计

运用有限元理论和有限元分析软件ANSYS,对通用翻盖手机结构进行强度和模态分析;利用集成优化软件iSIGHT,在满足强度和模态的要求下,对手机结构进行轻量化设计.     

基于有限元分析的高空作业平台机架结构设计

针对高空作业平台机架的结构牢靠、紧凑和轻量化等要求,基于有限元软件对设备机架的结构刚度强度进行分析;同时结合试验测试方法,分析比较有限元结果与试验测试结果,进而验证有限元分析结果的可行性和正确性,实现设备机架的结构优化和轻型化设计目标。     

基于台架试验的动车组3人座椅整体分析

按有限元分析的标准,对动车组3人座椅的几何模型进行简化,确定材料属性及载荷工况,建立了有限元模型.根据企业要求和试验规范,利用有限元法对动车组3人座椅进行结构强度分析,并对结果进行讨论,提出了3人座椅的改进建议.     

基于正交试验法的龙门式折弯机的轻量化设计

针对某公司设计的一款龙门式折弯机,本文在其正式投入生产与工作之前进行计算机模拟分析,在验证设计方案可行性的同时进行轻量化设计。首先通过Solid Works对折弯机进行三维建模,模型简化后导入ANSYS Workbench15.0,通过对主要受力部位施加载荷与压强,划分网格,在最大应力小于材料屈服极限值,即保证材料性能的前提下,得出整体变形的分析结果。根据折弯机变形情况,设计结构优化方案,将工作台侧板厚度、工作台支撑板厚度、工作台顶板厚度、折弯机拉杆直径与上压板筋板厚度5个对分析结果影响显著的结构参数添加进来,进行正交试验,根据试验组号重新建模进行有限元分析。以折弯机质量最轻为目标函数,设置状态变量及尺寸变量的边界条件,使用SPSS统计分析得出系数,建立折弯机轻量化数学模型,运用Matlab优化工具箱进行求解,将各个参数圆整后重新建模并进行有限元分析,最终使折弯机整机质量减轻了3.36%,同时保证了折弯机的工作性能,优化效果显著。该研究具有一定的实际应用价值。     

高载荷比卫星的结构轻量化设计方法

为解决高载荷比卫星轻量化设计问题,本文对以蜂窝夹板层结构为主的卫星结构轻量化设计开展研究。对蜂窝夹层结构等效理论进行了修正和灵敏度分析,提取出影响结构板刚度和质量的主要参数;根据工程研制需求对结构参数进行优化分析;基于有限元方法进行了仿真验证。仿真结果表明:利用修正后的蜂窝夹层等效公式,计算刚度结果误差由3%降低至1%,验证了等效理论正确性。经过参数优化后的结构分系统重量减少41.6%,达到了轻量化设计目的。利用该方法设计的"新技术试验E星"已发射入轨,为后续工程实践提供了一定的参考。     

极端工况下某汽车前横向稳定杆的轻量化分析

为解决高尔夫6汽车前横向稳定杆轻量化问题,提高前横向稳定杆的结构可靠性与强度,对前横向稳定杆空心化,并采用高强度钢等为设计变量,在其许用范围内,以质量最轻、满足设计要求为目标进行了前横向稳定杆的结构优化.通过Solidworks软件建立三维模型,采用有限元分析方法,仿真得到了应力分布图和横向稳定杆位移分布图.对轻量化后的稳定杆进行两种极端工况分析、扭转刚度分析和模态分析,并与理论计算值进行对比,结果表明在横向稳定杆减重1.561kg(约20%)的情况下,仍满足强度刚度要求,同时不会与发动机工作频率发生共振.     

基于有限元分析的赛车车架结构轻量化设计

通过对某方程式赛车车架结构的有限元分析,来实现赛车车架结构的改进和轻量化设计。利用CATIA软件平台建立某方程式赛车车架三维实体模型,运用CAE分析软件对其进行单元选取和网格划分,建立车架的有限元分析模型,通过对车架静态条件下弯曲工况、扭转工况的分析,找到车架弯曲强度和扭转刚度富裕部位,通过减少管件的使用数量、减薄相对应管材的壁厚、减小直径,达到车架结构优化和轻量化设计目标。     

基于导重法的叉车门架轻量化设计

针对大型复杂机械设计余量过大的现象,采用导重法和灵敏度计算相结合的集成优化法对某型号内燃叉车的门架结构进行全局轻量化设计. 推导强度、刚度等多性态约束条件,搭建导重法单目标、多性态约束优化模型,利用Lamker算法求解Kuhn-Tucker乘子;灵敏度计算采用带有经典误差修正项的半解析法（ESA）,引入单元误差修正项,消除刚体转动位移带来的误差;结合导重法,解决了容重和导重难以求解的问题. 利用有限元法,对优化后的门架结构进行强度和刚度校核. 结果表明,采用导重法和灵敏度计算相结合的集成优化法效果显著,使得叉车门架质量降低18.21%,优化后的门架强度和刚度满足设计要求.     

客车底盘结构安全性分析与轻量化设计

传统车辆设计与优化依赖专家经验,导致开发周期长、人力物力消耗大,难以紧跟市场需求,而有限元技术的发展为车辆结构设计与优化提供丰富的手段. 本研究以某客车底盘车架为对象,以操稳及结构安全性为导向,对车架进行轻量化设计. 首先,对客车底盘进行了有限元模型建立与简化. 在此基础上,进一步定义了载荷加载方式和计算工况. 其次,结合工程实际,对当前底盘车架进行改进后,明确目标函数、约束条件与变量,提出了优化方案对底盘进行轻量化设计. 通过模态分析、应力分析与变形分析,对弯曲、制动及转弯工况下的优化方案进行了验证. 结果表明,所提出的优化方案在满足车辆动态性能基础上,有效实现了轻量化优化,提升了操稳及结构安全.     

矿用卡车货箱二工况综合轻量化设计

为了提高工程运输车辆的燃油经济性,降低煤炭企业开采成本,以矿用卡车货箱为研究对象,提出一种矿卡货箱的二工况综合轻量化设计方法。首先,建立矿车货箱的有限元模型,分析了满载匀速行驶和举升卸货两种典型工况下货箱的强度性能。以两种典型工况建立参数优化模型,定义5个设计变量,采用最优拉丁超立方抽样法得到样本点,在建立的二工况综合分析模型中得到对应响应值。通过对不同近似模型比较验证,选定径向基函数(RBF)模型拟合变量与响应的关系。使用非支配排序遗传算法(NSGA-II)在近似模型的基础上进行多目标优化,得到Pareto解集,并选取目标方案进行静强度和疲劳强度验证。结果表明:该方法能够获得轻量化设计参数值,优化后的矿车货箱满足二工况下的强度要求,质量降低7.47%。     

基于连续体拓扑优化的大型基座轻量化设计

拓扑优化设计能在给定约束和边界条件下,获得最优的材料布局。研究了连续体结构拓扑优化在大型基座轻量化设计中的应用。介绍了连续体拓扑优化原理,建立了拓扑优化的数学模型;对某大型经纬仪的基座进行连续体拓扑优化设计,获得基座的最优材料分布结果;以拓扑优化结果呈现的材料分布特征为依据,用空心方钢管构建桁架结构基座,完成轻量化基座的设计;对设计结果进行有限元分析,结果表明,轻量化基座与传统铸造结构基座相比,在保证静力载荷变形不变的情况下,可减重357.4kg,轻量化率为27.8%。     

基于车门安全性的结构轻量化研究

利用有限元法分析前车门的第一阶弯曲模态和垂直刚度,并在此基础上,以垂直刚度状态下的车门为重点研究对象,通过选择有效的设计变量,在满足模态和刚度性能的条件下,以车门总成质量最小为目标函数进行优化。最后综合考虑各关键部件强度间的相关性,研究车门关键结构件厚度和强度的合理匹配,在保证车门侧面碰撞安全性能的前提下,实现了车门减重10％左右。     

自卸汽车举升机构应力实验与分析

为分析自卸汽车举升机构的结构强度,本文建立了自卸汽车举升机构应变电测实验系统,并采用应变电测实验技术对某重型自卸汽车举升机构构件应力进行了测量,得到了举升机构的举升臂、拉杆关键点位的应力变化规律,并在液压实验台上进行实验。实验结果表明,各测点的应力均随举升时间的增大达到最大值后而减小,在举升至0.4s(举升角为1.2°)时,各测点应力值最大,说明自卸汽车举升机构的结构强度满足使用要求。该研究为采用有限元方法分析举升机构的结构强度奠定了基础,也为举升机构的结构优化设计提供了参考依据。     

基于ANSYS Workbench的某轻型货车车架轻量化设计

针对汽车车架的轻量化设计问题,本文采用ANSYS Workbench对某轻型货车的车架进行静态分析,利用UG软件建立车架有限元模型,对车架悬架的边界条件进行处理,并根据静态分析结果,通过在横梁上添加减重孔,减薄纵梁壁厚的轻量化方法对车架进行轻量化改进,同时,在4种不同工况下,对改进后的车架进行强度和刚度分析,分析结果表明,4种工况下的车架强度和刚度均满足设计要求,而且在满足强度和刚度要求的前提下,与改进前的车架质量相比,改进后的车架质量减少了11.42%,达到了车架轻量化的设计目的,因此改进后的车架动态特性满足要求。     

高强轻骨料混凝土梁受剪性能分析

高强轻骨料混凝土具有强度高、自重轻、抗冻抗渗性能好等诸多优点,具有良好的应用前景,但其弹性模量低,脆性破坏显著。收集了大量轻骨料混凝土梁受剪性能试验结果,通过LC40强度等级将其分为普通强度轻骨料混凝土梁和高强轻骨料混凝土梁,结合各国规范建议方法和典型统计模型对其承载能力进行计算,并与试验结果进行对比分析。研究表明：轻骨料混凝土梁的受剪承载力低于同等级的普通混凝土梁,且随着混凝土强度的提高,轻骨料混凝土梁的受剪承载能力提高幅度减小,建议依据强度差异选取不同的混凝土强度折减系数用于规范设计。     

钢制组装式车轮的轻量化设计及多目标优化

设计了一种以热轧高强钢作为内轮辋、低碳钢作为外轮辋材料的异种钢材组装式车轮,提出一种车轮多种工况下循环载荷疲劳耐久试验方法,对车轮进行疲劳寿命预测. 基于有限元法,计算不同位置下施加载荷时车轮的强度、刚度,不同应力频率下的疲劳寿命和安全系数,并分析出局部大应力关键部分. 以转弯工况建立参数化模型,定义了8个结构设计变量,利用最优拉丁超方实验设计方法选取初始样本点,拟合了车轮Kriging近似模型,以车轮最小质量、疲劳寿命和疲劳寿命安全系数最大为目标,并以应力、最大形变量为约束,对车轮进行多目标优化,并进行弯曲疲劳试验验证. 结果表明,异种钢材组装式车轮在优化后,性能良好,满足设计寿命要求,质量较优化前车轮减重9.73%.