基于响应面分析法的开式预弯机轻量化设计

针对一款公称力为22000 kN的开式液压预弯机,在生产前检测其机身结构设计是否满足变形与应力的要求,并且在此基础上降低安全系数以优化结构和进行轻量化设计,将其三维模型进行一定简化。在有限元分析软件ANSYS-Workbench中对预弯机进行静力学分析,确定最大变形量和应力集中分布的结构位置。将对预弯机最大应力影响较大的上横梁焊件和基座焊件的侧板及筋板等4个结构尺寸设为参数,以质量最小为优化目标,约束最大应力和最大变形以及结构尺寸,建立目标函数的优化数学模型。以响应面分析法对预弯机进行轻量化设计,通过中心复合设计产生49组实验数据,筛选和优化后结果显示预弯机质量减轻8330 kg,应力与变形满足设计和材料要求。     

基于响应面优化法的变速箱壳体结构优化设计

针对某工程用变速箱壳体轻量化问题。基于Solidworks建立其三维模型并联立ANSYS对壳体进行静态分析,得到壳体的应力、变形云图,从而确定壳体危险点的位置及力学变化特性,同时通过第四强度理论对壳体进行强度校核,在保证强度的基础上利用响应面优化法对壳体进行优化设计,通过输入变量与输出变量的灵敏度关系,以壳体质量最小、总变形最小和应力最小为优化目标并建立变速箱壳体结构优化模型,对壳体进行尺寸优化设计,依据有限元响应面优化结果,确定了优化后变速箱壳体模型。优化结果表明,优化后壳体的应力和变形基本没有变化,重量减轻了6.03%,为变速箱壳体结构轻量化设计提供参考。     

基于RecurDyn和ANSYS的电动农用车悬挂机构优化设计

电动农用车悬挂机构存在设计冗余的问题,为了对悬挂的上臂机构进行优化,建立了悬挂机构刚柔耦合模型,通过多体动力学仿真,确定了上臂机构各个铰点在坐标轴方向上的最大受力。通过单变量静力学仿真试验,建立了上臂机构最大等效应力与四个结构参数之间的单变量数值拟合模型,通过正交仿真试验,建立了最大等效应力与四个结构参数之间的多变量数值拟合模型,并将仿真值和数值模型计算值进行了比较,验证了模型的可靠性,同时,利用同种方法建立了悬挂上臂质量与四个结构参数之间的多变量数值拟合模型。最后,以最大等效应力最小值和质量最小值为优化目标,利用遗传算法进行优化,获得了最优设计参数。优化结果表明:优化后的上臂机构具有相对更小的质量和更大的强度,结构更加合理,该方法可为其他设计提供参考。     

基于RecurDyn和ANSYS的电动农用车悬挂机构优化设计（英文）

电动农用车悬挂机构存在设计冗余的问题,为了对悬挂的上臂机构进行优化,建立了悬挂机构刚柔耦合模型,通过多体动力学仿真,确定了上臂机构各个铰点在坐标轴方向上的最大受力。通过单变量静力学仿真试验,建立了上臂机构最大等效应力与四个结构参数之间的单变量数值拟合模型,通过正交仿真试验,建立了最大等效应力与四个结构参数之间的多变量数值拟合模型,并将仿真值和数值模型计算值进行了比较,验证了模型的可靠性,同时,利用同种方法建立了悬挂上臂质量与四个结构参数之间的多变量数值拟合模型。最后,以最大等效应力最小值和质量最小值为优化目标,利用遗传算法进行优化,获得了最优设计参数。优化结果表明:优化后的上臂机构具有相对更小的质量和更大的强度,结构更加合理,该方法可为其他设计提供参考。     

基于正交试验的THP98C-1000型液压机上梁结构优化设计

以THP98C-1000型液压机上梁的结构优化为例,采用多指标正交试验的方法确定不同结构参数对变形和应力影响的主次顺序,并通过综合平衡分析得出各结构参数的最优条件组合,从而达到对液压机上梁结构进行优化设计的目的.本文的设计方法提高了液压机性能,降低了材料消耗,同时也为其他机械结构优化设计提供参考.     

基于响应面法的玻璃钻孔支撑结构优化设计

对玻璃进行钻孔加工过程中,机床中钻孔支撑结构的变形会使钻头发生偏移,降低钻孔的质量,提出了以最小化钻孔支撑结构的变形量和构件质量为优化目标的结构优化设计方法。考虑到支撑结构多目标优化模型缺乏的问题,在ANSYS Workbench软件中进行钻孔支撑结构的有限元分析,通过试验点选取、拟合函数选择和响应面合理性评估,建立了反映钻孔支撑结构关键尺寸与优化目标之间关系的两目标响应面模型,并采用非支配排序遗传算法(NSGA-II)求解。试验表明,Kriging模型具有比标准响应面模型更好的多维变量和非线性问题拟合性能;钻孔支撑结构在满足强度要求的同时,最大变形降低了57.1%,质量减少了30.4%,满足高强度和轻量化的要求,证明了所提出的基于有限元分析、响应面拟合和多目标优化的机床结构件优化设计方法的有效性。     

基于响应面法的金属打包机箱体结构轻量化设计

金属打包机是废旧金属回收行业的大型核心工程设备。为了提高金属打包机箱体结构的综合性能以及实现箱体轻量化的目标,提出一种基于响应面法的轻量化设计方法。基于板壳理论和力学模型分析建立危险工况的有限元参数化模型,以墙板厚度等尺寸作为设计变量,以结构强度、刚度和稳定性作为约束条件,并以箱体质量作为目标函数。通过灵敏度分析确定对目标函数影响显著的设计变量,再利用中心复合设计方法和克里金插值法得到拟合响应面模型,并采用多目标遗传算法对响应面模型进行优化。结果表明:在满足箱体整体综合性能条件下,优化后的箱体质量减轻了20.6%,优化效果显著,对其他工程设备的轻量化设计具有一定的指导意义。     

超大型数控船用卷板机上梁的结构分析与优化

在保证上梁结构力学特性的前提下,对上梁结构进行了简化,建立了大型卷板机上梁的有限元模型.通过对有限元模型进行结构分析,得到上梁的应力和位移结果,并在分析结果的基础上,选取恰当的设计变量,以其重量为目标进行了结构优化,使上梁结构更趋合理.此外,对有限元模型进行自由模态分析,得到了上梁的各阶模态频率和振型,为动态设计提供参...     

重载物流AGV机器人悬架结构优化设计

为提高重载物流AGV机器人的路面适应能力,设计适合物流仓储车间的AGV移动系统。为该系统构建纵臂式独立悬架,具有调节机构以改变减振器角度和纵臂长度。基于简化的悬架系统支架模型,进行静力学特性分析;构建以支架不同尺寸参数为变量,以结构质量为目标函数,以最大变形量和最大等效应力为约束条件的优化数学模型,采用受控精英多目标遗传算法对设计变量进行优化。校核优化后结构强度和刚度满足使用要求,证明了结构优化的合理性,实现了构件精益制造,提高了材料的利用率。     

基于Workbench的重型电动数控螺旋压力机机身轻量化设计

针对当前压力机机身笨重与材料浪费的问题,以EP-12500重型电动数控螺旋压力机机身为研究对象,探索压力机机身结构的轻量化设计方法。首先,基于Workbench对压力机机身进行有限元分析,得到机身应力值远小于材料屈服强度的非承载区域;然后,采用拓扑优化模块对机身非承载区域进行拓扑优化;最后,以质量最小化为目标,确定机身结构材料去除区域的具体位置,实现对机身结构的轻量化设计。优化结果表明：优化后压力机机身的体积与质量均减小了9.65%,实现了机身轻量化,减少了制造成本;机身预紧工况下最大变形量增加了0.17 mm,打击工况下最大变形量增加不足0.01 mm,与原机身变形基本一致;机身预紧工况下垂直刚度为8.21 MN·mm^-1,打击工况下垂直刚度为13.08 MN·mm^-1,均满足使用要求;机身预紧工况下最大等效应力降低了2.51%,打击工况下最大等效应力降低了18.3%,降低了底座承受的冲击力,提高了底座的使用寿命。     

30MN三梁四柱式双动拉伸液压机机身的有限元分析及轻量化设计

以某公司初步设计的一款30 MN三梁四柱式双动拉伸液压机为研究对象，此液压机为一款新型液压机。采用有限元方法对液压机整体机架进行结构分析与模态分析，获得上梁、滑块、底座及立柱4个主要部件的变形和应力情况，对液压机进行初步校核，并获得其前6阶固有频率。结果表明：上梁的最大静挠度不符合工程要求，通过对上梁结构优化，使其接近工程要求；滑块与底座的最大静挠度符合工程要求，所以在保证滑块与底座符合工程要求的基础上，进一步对滑块和底座进行轻量化设计，达到减重的目的，为最终30 MN三梁四柱式双动拉伸液压机的设计和制造提供了一定的理论参考。     

换辊小车横移车架结构的多目标优化设计

为了保证换辊小车横移车架刚度在符合要求的前提下达到轻量化的要求,提出了基于重量和刚度为目标函数的横移车架多目标优化设计方法。首先,对横移车架进行了静态特性分析,得到换辊时横移车架的应力分布和变形情况;然后,建立由设计变量所决定的车架重量和刚度的多目标优化数学模型,通过中心复合试验设计法选取合适的分析样本点,并在ANSYS Workbench软件中对样本点处的静态特性进行计算和分析;最后,为了降低多目标优化计算量,先通过Shifted Hamersley抽样技术产生一个次优的初始解集,再运用多目标遗传算法对横移车架的质量和最大变形进行多目标优化获得Pareto优化解集。结果表明,优化后横移车架最大变形量减少10%,重量减小3%,并且车架变形及应力分布更加合理。     

锻压机床轻量化研究现状和发展趋势

阐述了锻压机床轻量化实施中存在的关键问题:刚度、强度和动态性能等约束条件的不确定性,液压机动态特性受液压系统影响大,可靠性基础数据的获得和实验存在一定难度,要综合考虑液压管路和电气线缆走线设计等.指出研究中可采用等寿命设计、智能优化算法、多目标优化、可靠性设计、应用新材料新结构等方法提高机床的整体性能,实现机床整体轻量化.提出将动态设计、快速设计、可靠性设计、多目标优化等融于锻压机床轻量化技术是发展趋势.     

极限挖掘载荷下挖掘机铲斗轻量化设计

为研究如何在满足强度要求的前提下降低铲斗的质量,提出一种基于连续挖掘轨迹和极限挖掘力的铲斗轻量化设计方法。基于连续轨迹理论选定当挖掘机器人动臂处于主挖区内,由铲斗、斗杆液压缸交替挖掘的4段轨迹作为研究前提,计算并分析了连续轨迹上极限挖掘力的数值变化规律;使用APDL语言建立铲斗参数化模型,以极限挖掘力为外载荷研究铲斗结构强度的变化规律;以铲斗质量和应力为优化目标建立铲斗结构优化模型,使用遗传算法对铲斗进行优化。结果表明：铲斗液压缸挖掘时铲斗的应力、变形明显大于斗杆挖掘;优化后铲斗的质量减少了5.27%、最大应力减少了6.23%,验证了优化方法的可行性。     

立式加工中心立柱多目标优化设计

在PROE和ANSYS Workbench的平台上建立VL855加工中心立柱结构的参数化模型,进行Static Structural和Modal分析;通过灵敏度分析选定立柱的壁厚、导轨面凸台厚度、筋板厚度、螺栓槽间距为优化的设计变量,立柱的质量、最大变形、第一阶段振型作为目标变量,进行多目标优化。结果表明:优化后,立柱质量减少5.2%,立柱在同样载荷情况下变形量与优化前变形量相近,其低阶模态有所提高,满足工作状态动态要求。     

基于有限元法的锻压机床床身结构优化设计

为了提高锻压机床床身的综合力学性能,首先设计了3种不同筋板布置方式的机床床身,在CAD/CAE集成模拟设计平台下对它们进行有限元分析,根据分析结果优选出最佳的床身设计方案.然后对优选出的床身采用CAD/CAE优化设计技术,以床身的筋板厚度和壁厚作为设计变量,以床身的质量作为主要优化目标、一阶固有频率和最大变形作为次要优化目标进行多目标优化设计,求解得到床身的最优结构尺寸,使床身质量下降6.12%,同时静刚度和抗振性也符合设计要求.最后通过静态和模态试验验证了优化设计方案的有效性.     

轨轮式半自动双侧浇注机轻量化设计

以新型轨轮式半自动双侧浇注机为研究对象,对浇注机主要承载部件车架体以及浇包支架系统进行轻量化设计。基于ANSYS Workbench的优化设计功能,以车架体总重量为目标函数,总变形量为约束函数,各部分结构的截面尺寸为优化变量,对车架体进行优化设计;对浇包支架系统进行应力及变形分析,在保障工作安全性的基础上确定其轻量化部位,且在薄弱环节进行优化加强处理。优化后的浇注机在满足工作性能的基础上减轻了整体重量,为浇注机其他方向的优化提供了参考依据。     

塑性成形工艺参数稳健优化设计方法

文章给出了一种适用于以尺寸和形状精度为控制对象的塑性成形工艺参数稳健优化设计方法。该方法针对塑性成形的尺寸和形状误差控制要求,根据稳健优化设计思想,以满意度或综合质量损失为目标,将成形工艺参数(包括变形参数和模具结构参数)作为可控因素,将材料的屈服强度、弹性模量以及摩擦系数等影响变形过程和制品质量的参数作为噪声因素,利用设计变量与综合质量损失之间的关系和实验数据,并通过回归分析方法,构建稳健优化问题的目标函数,从而将多目标优化问题简化为单目标优化问题。该方法在机械扩径工艺参数设计方面的应用结果表明,其优化效果好于非稳健优化设计方法。     

新型研球机固定板压盘的结构设计与优化

为了满足新型研球机变径沟槽研球板均匀加压的需要,设计一种偏心加压固定板压盘。通过分析固定板压盘的功能需求,采用联想类比法,提出固定板压盘的结构设计方案;运用数值仿真技术,建立固定板压盘的有限元模型,分析压盘的静态与模态特性,获得压盘的变形图、应力云图和固有频率与振型,验证了压盘结构设计的可行性。针对固定板压盘的偏心距大小和进球缺口到压盘中心的距离大小,以结构变形和应力最小为优化目标,通过参数化建模,基于响应面法对压盘进行了参数优化,获得压盘的最优结构参数。分析结果显示：优化后的固定板压盘,加载后最大变形减小,压力分布更加均匀。通过结构方案的创新和采用现代设计方法,实现了新型结构件的设计要求。     

基于ANSYS的液压机工作台的轻量化设计及改进

建立基于ANSYS的某液压机工作台的有限元模型,模拟工作台工作时的实际工况对其进行应力、变形分析,并在此分析基础上对工作台上板进行轻量化;同时运用拓扑优化的方法对工作台结构作进一步改进,从而在满足设计要求的基础上有效地减轻工作台的质量,改进工作台的结构形状,该研究工作为以后工作台的设计提供依据。