基于拓扑优化与6σ稳健性的检修工装支撑座轻量化设计

为了充分发挥踏面制动单元(TBU)检修工装支撑座的轻量化潜力和提高优化设计的可靠性与稳健性,提出将拓扑优化与6σ稳健性优化相结合的优化策略。通过基于变密度法的拓扑优化设计,提取支撑座的拓扑结构。基于中心组合试验设计方法和有限元数值模拟技术建立系统的响应面模型。基于该模型建立支撑座的6σ稳健性优化设计模型,并采用序列二次规划法进行优化求解,利用均值一次二阶矩法获得优化结果的可靠度并转化为相应的σ水平。结果表明,优化后的支撑座各设计变量、强度和刚度的可靠度均为1,均达到了8σ水平,减重率达67. 0%,轻量化效果显著;且与拓扑优化后对其进行传统的确定性轻量化设计相比,该方法不仅使支撑座的强度和刚度得到了增强,而且还提高了优化设计的可靠性、强度与刚度的稳健性和重量的一致性。证明了该方法的有效性。     

基于Ansys Workbench的一种新型铁路起重机转台轻量化探析

以有限元分析软件Ansys Workbench协同仿真平台为工具,对传统的转台结构进行拓扑优化,在拓扑优化结果的基础上提出了一种新型的转台结构,并保守地赋予了板厚。利用Workbench中DM、Mechanical以及DX 3大模块之间的无缝连接,完成了新型转台结构的参数化建模、结构分析和基于神经网络响应面法的优化设计,轻量化效果显著,为相关设计提供了参考。     

多层缠绕卷筒结构有限元分析及轻量化设计

卷筒是起重机的重要承载部件,其设计的合理与否对起重机的安全性能至关重要。多层缠绕卷筒是当前卷筒发展的主流趋势,探讨其轻量化设计具有重要意义。以某型号塔机多层缠绕卷筒为例,在大型通用有限元软件Ansys中建立其APDL参数化模型,对其结构进行强度、刚度分析。在此基础上,将卷筒强度、刚度作为约束条件,构建以自重最轻为目标的优化设计模型,在Design Opt模块实现了本次卷筒结构的轻量化设计;为缩短上述Ansys优化方法运算周期、提高效率,在Matlab中利用LM-BP神经网络超强的非线性问题拟合能力与GA优秀的全局搜索能力实现了本次多层缠绕卷筒的快速优化设计。针对多层缠绕卷筒轻量化设计方法所做的两种探讨,对未来起重机多层缠绕卷筒的结构设计和优化具有一定的参考价值。     

低频橡胶减震系统的优化设计方法

根据橡胶经典理论对非扭转橡胶减震器结构进行了初步设计,综合考虑了阻尼、刚度,边界条件等影响因素,在Ansys中建立了有限元仿真模型.依据其敏感尺寸,以系统三向等刚度为目标,对减震器进行了基于复模态分析的结构尺寸优化.对减震系统进行了试验,结果表明仿真值与实验值较接近,并达到了预期的设计要求.     

基于APDL的圆管带式输送机桁架梁优化设计

利用Ansys参数化设计语言APDL建立了圆管带式输送机桁架梁结构的参数化有限元模型,用有限元方法对其结构进行受力分析,借助Ansys软件的结构优化模块,对其结构进行优化设计,对圆管带式输送机桁架梁的轻量化研究具有一定的实际指导意义。     

基于RBF神经网络模型的数控车床主轴箱优化设计

针对复杂机床结构优化中，通常难以获得设计变量与性能目标之间显式函数关系式的问题，提出了一种基于RBF神经网络模型和组合优化策略的结构优化设计方法。以某型精密数控车床主轴箱为研究对象，通过有限元软件ANSYS Workbench和多学科优化软件Isight联合仿真技术对主轴箱设计尺寸进行最优拉丁超立方实验设计和灵敏度分析，根据实验样本点构建RBF神经网络模型代替主轴箱有限元模型。采用多岛遗传算法(MIGA)和序列二次规划法(NLPQL)相结合的组合优化策略，对RBF神经网络模型进行优化设计。优化结果表明，在保证主轴箱静动态性能的前提下，质量减轻12.89%，达到了预期的效果。     

波轮式洗衣机脱水桶的结构分析与多目标优化设计

为了抑制波轮式洗衣机脱水桶(简称内桶)洗涤振动噪声,优化内桶结构及其性能,先用Solidworks软件建立内筒参数化有限元模型,导入Ansys Workbench软件,进行有限元分析后,获得影响内桶性能的主要尺寸参数,由此确定其结构优化设计的自变量;然后,将试验设计法和响应曲面法结合起来,在提高强度和刚度的条件下,同时以质量最轻为优化目标,通过Ansys Workbench中的试验设计法确定试验点,构建内桶的响应面模型,用拟合优度来评价响应面模型对试验设计数据的拟合程度,评估优化参数,获得最优尺寸方案;最后,利用优化后的尺寸对内桶重新建模,完成有限元动态分析。分析结果表明,优化后的结构在提高强度和刚度的同时,减轻了5%内桶质量,提高了其动态性能,为实际产品的结构优化设计提供了理论依据。     

NTE240型矿用车驱动桥壳结构强度与模态分析

为验证NTE240型电动轮矿用自卸车驱动桥壳设计的合理性,利用Pro/E软件建立驱动桥壳的三维模型,导入Ansys Workbench建立桥壳的有限元模型,并通过Ansys Workbench进行驱动桥壳的结构静力学分析和模态有限元分析。分析结果显示,该桥壳具有足够的静强度和刚度,并具有足够的抗振性。上述分析结果可以为桥壳的结构优化设计提供参考依据。     

基于神经网络和遗传算法的集装箱龙门起重机结构系统优化研究

论文综合利用有限元方法、正交试验法、人工神经网络以及遗传算法对龙门起重机结构系统进行优化研究。首先利用有限元模型对结构进行灵敏度分析,确定对结构系统特性敏感的设计变量作为神经网络的输入变量。然后利用正交试验法确定神经网络训练样本,并利用有限元模型计算出样本数据,建立人工神经网络模型。最后利用遗传算法对所建立的神经网络模型寻优。     

基于小波包-神经网络方法的支撑座连接螺栓松动损伤诊断的实验研究

在某导弹支撑座模型宽带随机振动实验的基础上,针对其连接螺栓松动所产生的支撑座结构响应的非平稳特性,采用小波包分析的方法得到缩减的信号特征;然后利用BP神经网络的模式分类功能,进行了螺栓松动程度的损伤识别研究。实验结果表明,小波包结合神经网络的方法可以有效地识别该支撑座连接螺栓的松动程度。     

基于神经网络和遗传算法的身管多目标优化

身管结构的优化通常涉及到刚度、重量等多个目标,为了节省优化迭代过程中大量有限元计算的时间,以均匀试验的样本数据为输入,采用神经网络和遗传算法相结合的方法对火炮身管结构进行优化。采用模糊设计方法建立多个优化目标,通过权重将其转化成单目标,并在传统方法的基础上进行改进,采用权重优化的方法来确定权重,建立了基于神经网络和遗传算法的权重优化模型,从而克服了传统上确定权重方法主观性大的问题;在此基础上,进行基于神经网络和遗传算法的身管结构优化的求解。经算例验证表明,该方法可以获得较好的优化结果,并能大大提高身管结构优化的效率。     

大吨位桥式起重机桥架结构参数化建模及有限元分析

基于桥式起重机主梁结构的分析设计,运用参数化设计的方法建立主梁三维结构模型,使得模型结构尺寸的修改变得简单易行,并应用Ansys对主梁进行有限元分析。该方法对桥式起重机系列产品的设计具有借鉴价值。     

异形真空室壳体的结构强度分析

异形真空薄壳结构在航天、航空产品中的应用越来越广泛,基于减重和可靠性考虑,需要对这一类承受负压的压力容器进行结构强度分析和优化设计。首先应用基于经验的规则设计方法对该结构进行了强度校核。进一步,利用有限元分析软件HyperMesh、Ansys对该异形壳体建立了整体有限元模型。通过分析设计,证明该结构应力分布合理,并采用参数设计方法得到最优壁厚。从结果来看,基于经验的方法和基于有限元分析的方法得到的强度结果接近,但后一种方法不仅能够给出应力、应变的分布云图,而且在优化设计方面的选择也更加灵活。提到的设计方法对该类负压容器的设计具有一定的借鉴作用。     

有限元分析在PDA大型游艇吊具设计中的应用

介绍Ansys有限元分析技术在受限吊装工程实例中的应用,通过Ansys有限元分析得到PDA吊具的应力、位移和失稳云图及曲线,为优化吊具结构及论证不用可调拉杆的零分力吊装的可行性提供了依据.     

基于径向基函数神经网络的白车身减重优化研究

针对白车身变量多、性能响应复杂问题,在车身结构的板厚优化设计中引入近似模型方法,提高设计效率。以某轿车车身结构为轻量化设计对象,通过灵敏度分析确定优化设计变量,基于径向基函数神经网络近似模型进行全局优化,在不降低刚度和模态性能的情况下实现白车身减重目标。通过最优拉丁超立方试验设计构造样本点,用径向基函数神经网络法构造刚度和模态的近似模型,并用自适应模拟退火法进行优化求解。结果表明,径向基函数神经网络模型能较好地模拟车身结构刚度和模态响应问题,提高了整体的设计效率。通过有限元模型的验证,基于近似模型的优化结果精度较高,实例白车身减重达5.73%。     

基于ANSYS分析的支撑座结构优化设计

在对工程上常用支撑座结构件的设计中,利用大型有限元分析软件ANSYS完成结构特性分析,提取分析结果。使用参数化建模,并运用高效的优化算法完成了优化计算,得到了最合理的结构形式和尺寸,在满足工程要求的情况下,节省了大量的工程材料。     

基于神经网络和遗传算法的两跨箱形结构优化设计

运用Ansys命令流和均匀试验的设计方法为神经网络训练提供样本数据,通过遗传算法和神经网络的有效结合,成功地解决了约束结构优化问题,验证了应用神经网络和遗传算法的协同优化方法进行结构优化设计的可行性和实用性。     

基于能量分布的机床整机动态特性优化方法

基于机床结构中的能量分布,在准确建立立式加工中心整机有限元模型的基础上提出一种整机动态性能优化方法。采用弹簧阻尼系统等效结合部的接触特性,基于辨识的结合部等效刚度和阻尼值在Ansys中建立了立式加工中心整机有限元模型,对整机进行模态分析和谐响应分析。通过整机模态试验验证了该有限元模型的准确性,并根据有限元分析与试验结果确定整机的薄弱模态。计算薄弱模态下整机、结合部的弹性能以及结合部在整机中的弹性能分布率,以分布率较高的结合部作为薄弱结合部。基于薄弱结合部的等效接触刚度提出优化方案,优化后薄弱结合部的弹性能分布率明显降低,主轴轴端的动态响应幅值降低,从而使整机动态性能得到改善,验证了该优化方法的可行性。     

轮式移动装船机总体设计及臂架结构仿真分析

基于轮式移动装船机的设计方案及参数,对装船机进行总体设计;根据轮式移动装船机的臂架结构特点,提取其特征参数,然后运用Ansys的APDL语言建立臂架的参数化模型,并对臂架结构进行有限元分析;最后运用Ansys软件和优化设计技术对臂架结构进行优化分析,在满足设计要求的情况下,实现臂架的经济性和可靠性。得出结果如下:由于臂架下铰接距进料口较近,其受力也较大,臂架头部相当于悬臂梁且悬挂着溜筒,臂架最大应力出现在下铰接处,最大变形量出现在臂架头部;臂架结构采用变截面设计可以大大降低结构总重。     

某雷达座结构的有限元分析及优化设计

在实现雷达功能的基础上,要求雷达座质量轻、刚度大,设计了一种雷达支撑座,并分析结构承受载荷情况.用有限元方法,对雷达座结构进行分析,得到雷达座的强度和变形情况,将某一节点的等效应力值与理论计算结果进行对比,验证了有限元仿真结果的可靠性.根据有限元分析结果,对雷达座进行结构改进.分析各构件尺寸对质量、最大应力和最大变形的影响程度,确定优化变量,对雷达座结构作多目标优化,优化后雷达座质量减小,力学性能显著提高,为雷达座结构的设计和优化提供了理论依据.