档位互换机构壳体拓扑优化

为实现档位互换机构壳体轻量化和减少壳体疲劳破坏的问题.将基于变密度法的结构拓扑优化技术方法应用到壳体优化中,根据各轴最大输出转矩,结合壳体强度和刚度.以壳体柔度为最小目标,体积分数为约束条件,对壳体模型进行拓扑优化分析,并对优化设计的壳体进行应力分析和模态分析设计出最优方案.仿真结果表明:通过拓扑优化设计出的壳体模型的重量明显减轻,一阶模态避开了壳体的固有频率避免产生共振,在正常工况下最大应力相对优化前有所减少且低于材料屈服极限,实现壳体的拓扑优化设计.     

汽车2×4驱切换控制机构强度分析与结构优化

针对某款汽车分动器2×4驱切换控制机构存在质量偏大、壳体局部存在疲劳破坏等问题,采用ANSYS软件对机构进行结构强度分析,得到机构的应力和位移,同时对壳体进行优化,结果表明:机构最大应力发生在螺栓孔附近,优化后机构壳体最大应力减小且质量减轻。     

基于拓扑优化的轮毂电机壳体结构轻量化研究

轮毂电机为电动汽车驱动系统核心部件,其结构、强度特性对整车运行稳定性与可靠性具有重要影响,直接决定整车动力性与安全性。根据某电动汽车轮毂电机壳体结构参数、工况及结构特征,建立壳体结构三维力学模型。在对壳体结构系统进行模态分析与静力学分析的基础上,以质量优化为目标,对壳体结构非承载区域进行拓扑优化与结构设计。为验证分析结果,对优化后壳体结构进行模态及静力学分析。结果表明,壳体结构系统质量降低5.5%,系统部分固有频率提高,轮胎轮毂安装螺栓根部局部应力集中得到改善。     

连续体重建模型应力集中消除的方法

在进行连续体拓扑优化时,若根据点云数据重建模型常有应力集中的现象。在分析结构内单元应力集中程度的基础上,基于单元间相对位置关系得到应力集中程度的分布情况,提取出应力集中区域。采用计算机辅助优化(CAO)方法的思想,将应力分布等效为温度场,根据单元的热膨胀效应在过载区域增加材料,对应力集中区域进行局部优化。优化实例表明,在寻找出结构的应力集中区域后,每次优化都会使局部结构趋于平缓,有效降低了优化区域的应力集中程度,最终可得到边缘光滑、无应力集中的结构。     

汽车四驱分动器换挡机构壳体动态特性分析与优化

以提高汽车四驱分动器换挡机构工作时动态特性为目的,建立该机构壳体三维简化模型,利用ANSYS软件对其进行模态分析,得到固有频率和振型,并以此为基础采用模态叠加法进行谐响应分析。通过拓扑优化,分析得到该机构壳体材料最佳分布,改进壳体结构,并与原结构进行动态特性对比分析。结果表明汽车四驱分动器换挡机构壳体固有频率增加,最大响应位移减少且低频段激振频率增加,动态特性明显改善,分析结果可为四驱汽车分动器换挡机构设计提供参考。     

基于拓扑优化方法主减速器壳体的轻量化设计

以某越野车主减速器壳体为分析对象,对其进行模态分析和强度分析,得出主减速箱的应力云图和位移云图。在保证原有强度和性能的基础上,根据拓扑密度云图对其进行轻量化优化设计。优化结果表明,主减速器壳体的质量减轻了约5%,同时主减速器壳体的综合性能也得到了提高,实现了主减速器壳体的轻量化设计。     

基于最大应力约束的柔顺机构拓扑优化设计

采用拓扑优化方法获得柔顺机构构型容易出现类铰链结构,导致应力集中、疲劳可靠性差。为了抑制类铰链结构,提出了一种基于最大应力约束的柔顺机构拓扑优化设计方法。采用改进的固体各向同性材料惩罚模型（Solid isotropic material with penalization,SIMP）,以柔顺机构的互应变能最大化作为目标函数,采用P范数方法对所有单元的局部应力凝聚化成一个全局化应力约束,利用自适应约束缩放法使得P范数应力更加接近最大应力,以机构的最大应力和体积作为约束,建立柔顺机构最大应力约束拓扑优化模型,采用全局收敛移动渐近线算法求解柔顺机构最大应力约束拓扑优化问题。结果表明,采用P范数方法进行柔顺机构最大应力约束拓扑优化设计,能够有效抑制类铰链结构。随着应力约束极限值减少,获得机构构型由集中式柔顺机构逐渐转变为分布式柔顺机构,应力分布更加均匀,但机构的互应变能逐渐减小。     

基于有限元分析的小型石油钻机拖挂机构优化设计

以小型石油钻机拖挂机构的车架作为研究对象,利用ANSYS软件进行车架的有限元建模,分析了车架的静力学特性及振动特性,得出车架的应力集中点以及车架的各阶振型和固有频率。利用有限元分析的结果,在满足车架最大应力的基础上,分别进行了基于应力上限的结构尺寸优化,以及基于最小变形的位置尺寸优化。优化结果表明,通过结构尺寸优化,可以得到最车架的最小质量,实现机构的轻量化。同时,通过位置尺寸优化,实现共振不可避免条件下的变形最小目标。     

基于ANSYS的注塑机前模板拓扑优化

针对注塑机肘杆式合模机构中模板要满足降低重量,提高强度、刚度及疲劳寿命的设计要求,应用ANSYS及FE-SAFE软件对某型号注塑机前模板进行了拓扑优化,从两个方向入手,即:对现行的结构再进行拓扑优化;回到原始的结构,并对其进行拓扑优化,寻求最合理的设计形式。对优化后的模板进行了应力、变形分析及疲劳分析,并对比了模板优化前后的应力、变形及疲劳情况。研究结果表明,优化后的模板模型质量更小,且最大应力更小、变形更小,具有更好的疲劳性能;通过应用ANSYS及FE-SAFE软件优化,注塑机前模板的强度、刚度、疲劳寿命及可靠度均得到了相应的提高,同时模型的质量减少,能够更加充分和合理地使用材料。     

重型载货汽车离合器壳体失效分析和设计

详细阐述了重型商用车离合器壳体工作条件和壳体失效特征;利用金相显微镜、能谱仪等现代分析仪器分析了离合器壳体的金相、硬度和化学成分;同时,利用有限元软件对壳体强度和刚度进行了仿真,有限元方法仿真结果与离合器壳体实际破裂处相吻合;研究结果表明离合器壳体在弯距的作用下,应力集中处产生的裂纹导致了壳体损坏;利用结构拓扑优化方法对壳体悬置处进行了结构优化,根据拓扑优化结果设计出新的离合器壳体结构,并对新结构进行强度校核,结果表明离合器壳体优化结构合理。     

考虑热、弹、流耦合的航空发动机齿轮箱壳体拓扑优化分析

为提高航空发动机齿轮箱壳体的结构性能,减小发动机恶劣工况对壳体产生的不利影响,采用基于变密度法的拓扑优化理论,以最小柔度指数和加权平均模态特征值为目标函数,考虑壳体所处环境的热、弹、流等耦合影响,以最大变形不超过0.15 mm、等效应力不大于材料屈服应力为约束条件,对航空发动机齿轮箱壳体进行了拓扑优化设计;根据拓扑优化...     

折臂式随车起重机转台的拓扑优化设计

为了使折臂式随车起重机转台在最大应力不超过材料许用应力的前提下实现轻量化设计的目的,通过ADAMS软件仿真确定其极限工况,对转台进行静力学分析及拓扑优化。通过拓扑优化得到了理想的材料分布。基于优化结果调整转台结构,并对改进后的转台进行静力学分析。结果表明,优化后的转台能够满足实际的使用需求。同时,转台质量降低了12%,证明了优化设计的有效性和可行性,并为折臂式随车起重机的相关设计提供了一定的借鉴。     

基于变密度法的送杆机构的运送支架拓扑优化设计

利用拓扑优化技术和有限元分析,实现对送杆机构的运送支架轻量化设计和结构优化,提高其综合性能,保障送杆机构能够精确送杆。首先,利用ANSYS/Workbench软件对送杆机构进行静力学分析和模态分析,研究承载时的变形量、应力分布和共振频率,确定初始结构设计的合理性。然后,以运送支架的结构柔度最小为优化目标,外载荷和体积为约束条件,利用变密度法和SIMP插值模型建立对其进行拓扑优化的数学模型。最后,利用Shape Optimization模块对运送支架进行拓扑优化分析,并根据伪密度云图对其结构进行改进。优化结果表明:运送支架的质量减重25.1%,一阶固有频率提高2.1%,最大变形量和应力略微增大,但仍然远小于材料的结构强度,达到优化目的。     

采煤机截割系统壳体设计可靠性研究

通过对采煤机截割部件进行受力分析,用三维制图软件SolidEdge建立了采煤机截割系统壳体三维模型,并对工况下截割系统壳体进行了仿真分析;针对仿真结果进行了应力分析,并对应力集中点加强板进行了改进,同时对截割系统中壳体铸造材料的机械性能进行了说明,从受力情况和材料性能两方面进行了壳体设计可靠性的研究。     

基于应力约束的多相材料结构拓扑优化设计

传统的固体各向同性材料惩罚模型(SIMP)难以准确描述多相材料结构应力约束拓扑优化问题,鉴于此,提出一种基于可分离应力插值模型的多相材料结构应力约束拓扑优化设计方法.利用可分离应力插值模型计算多相材料结构的刚度和应力,以结构的体积最小化作为目标函数,采用改进的P范数求解各相材料结构的最大应力,以各相材料结构的最大应力作为约束,建立多相材料的结构全局应力约束拓扑优化模型,利用设计变量过滤技术避免数值不稳定性现象,采用移动渐近线优化算法求解多相材料结构应力约束拓扑优化问题.数值算例结果表明,采用多相材料结构全局应力约束拓扑优化获得的结构更加合理,能够有效地避免应力集中现象.     

电动车变速器壳体结构优化

按7颗钻流程,针对电动汽车变速器壳体裂纹的产生,进行原因排查、有限元分析和结构优化。首先,通过7钻排查,找到出现问题的制造环节;然后应用Hyperworks 11.0对优化前变速器壳体进行有限元仿真分析,并证明排查出裂纹原因的正确性;其次,对变速器壳体进行了3方面的结构优化,并对优化后的壳体进行有限元仿真分析,从应力分布云图看出其最高应力得到较大降低,且符合强度要求;最后,在台架试验台上进行了6次试验验证,结果表明,优化后的壳体强度和耐久性达到要求,优化方案切实可行。故通过7颗钻流程解决裂纹问题的结构优化方法对此类质量问题的处理具有工程实际意义。     

电动车2AT变速箱壳体拓扑优化与改进设计

为了保证结构在强度和稳定性不减弱的前提下达到轻量化的效果,以某车企自主研发的新型2AT变速箱壳体为研究对象,建立其有限元模型并对它进行静力分析和模态分析。然后基于分析结果,以位移、应力、一阶固有频率和体积比为约束,以组合应变能指标为目标对壳体进行动静态联合拓扑优化。最后基于优化结果,综合考虑制造工艺等要求对结构进行详细的改进设计。改进后的结果表明:结构强度和一阶固有频率均得到有效改善,同时变速箱壳体质量由8.238 kg减为7.529 kg,减轻了8.6%,达到了轻量化的目的。     

基于ANSYS Workbench水下航行器壳体的有限元分析

通过几何制图软件,建立了某水下航行器壳体的有限元数值模型;在有限元分析软件中,对该模型进行了应力及关键部位的模态分析;确定了该水下航行器壳体结构的最大应力和固有频率等相关数值信息,避免结构设计缺陷导致的应力集中及共振问题。缩短了研发时间,减少了设计人员的工作量,降低了研发成本;同时,给壳体结构的改进指明了方向,为实体的顺利生产提供了可靠的参考依据。     

JWM系列升降机壳体动力学分析

针对JWM型升降机壳体在工作过程中出现的裂纹现象,研究了壳体的动力学特性。首先,利用Solid Works建立了壳体的三维实体模型;然后,运用Simulation模块对壳体进行了动力学分析,得到了壳体整体前5阶固有频率和振型以及下壳体在启动工况下的应力、应变云图。分析结果表明,激振源频率远小于壳体最小固有频率,壳体不会发生共振破坏;下壳体最大应力发生在靠近安装位置的棱角处,需要加强这一区域的设计。通过对壳体的动力学分析,为JWM系列升降机的行程设计和和壳体的结构优化提供了可靠的参考依据。     

锚杆钻车的伸缩臂有限元分析及拓扑优化

针对目前煤矿巷道支护效率低下的特点,提出了一种具有分度功能的锚杆钻车,在锚护精度和效率上有所提高。采用相关软件对锚杆钻车伸缩臂拓扑优化,并对优化前后伸缩臂进行静力学分析和模态分析。结果表明:锚杆钻车伸缩臂满足强度要求,不会发生共振;拓扑优化后伸缩臂最大等效应力减小了2.45%,质量减小了29.55%,达到了优化目的。