某客车车架结构多目标拓扑优化设计

整车轻量化的设计需求目前在所有汽车行业的车型开发中占有非常重要的地位,且此需求贯穿了每个项目开发设计的整个过程。车架是整车轻量化设计的重要研究对象。基于整车轻量化设计需求,采用基于折衷规划的多目标拓扑优化设计方法,以某中型客车车架的柔度最小化为目标函数,以体积比和一阶模态频率作为约束条件,对弯扭联合工况下的车架进行结构拓扑优化设计。经计算获得满足约束条件并使车架柔度最小的车架拓扑形态,为该型客车车架提供了结构的概念化设计方法。     

微型货车车架的拓扑优化设计

车架是货车的关键部件,其动态特性直接影响整车振动和使用寿命,其中如何避免车架与其他零部件的共振一直是整车开发的关键问题.本文首先基于SIMP密度一刚度插值模型和优化准则法,建立线弹性连续体结构刚度拓扑优化的教学模型,对中间密度材料进行研究,得出惩罚因子的取值范围;并对与怠速工况下的发动机极易产生共振的货车车架结构进行了拓扑优化;由优化结果得出了改进的尾部横梁结构,并减轻了横梁质量,减重效果为15.63%.     

微型客车车架多目标拓扑优化

为了设计合理可靠的微型客车车架,应用折衷规划法建立以柔度最小和低阶固有频率最高为目标的多目标拓扑优化数学模型,基于固体各向同性材料惩罚模型进行优化。基于拓扑优化结果,构造微型客车车架的三维模型,并对车架进行静态和模态分析,确认车架满足工作性能要求,由此验证了微型客车车架多目标拓扑优化方法的合理性与可行性。     

重型载货汽车车架拓扑优化设计

对车架的拓扑优化设计做了研究,在原有重型载货汽车车架模型的基础上,设定拓扑优化区域和优化参数,通过变密度法将连续体离散成[0,1]分布的模型,对于密度较小的区域采取去除材料的办法形成空洞,留下来的材料为横梁的分布位置,为后续的车架设计提供一个思路。     

多工况下微型电动车车身结构拓扑优化设计

以车身多工况权重刚度最大化为优化目标,以体积比、节点位移及一阶频率为约束条件,建立了微型电动车车身结构多刚度拓扑优化模型。在采用线性加权方法将多刚度这一多目标优化问题转化为单一目标优化的过程中,基于层次分析法提出了多工况权重比的计算方法。该方法使车身优化设计中权重比的设定有据可依,可避免由于设计者主观因素造成的权重比偏差。该多刚度拓扑优化模型体现了车身结构的拓扑优化设计,得到了满足性能要求的清晰车身结构。     

履带车辆车架的优化设计

建立了履带车辆车架的有限元模型并进行了多工况静力学分析,针对履带车辆车架应力分布不均匀现象,以各工况载荷下对应的柔度最小作为目标函数,体积和应力作为约束条件进行拓扑优化,得到了合理的车架拓扑结构。为进一步优化梁结构截面参数,以质量最小为目标函数,结构应力为约束条件,对车架进行尺寸优化设计,得到了满足强度要求的车架结构,并取得了良好的轻量化效果。该优化方法同样适合其他模型,对车架结构的改进方式具有指导意义。     

节能赛车铝合金车架结构分析与优化设计

车架作为整车的重要受力部件,其结构分析与轻量化设计对整车节能具有重要意义。综合运用有限元分析软件ANSYS与HyperWorks,分析了某节能车车架在典型工况下的刚度与强度水平,并在此基础上依次对车架进行了基于密度法的结构拓扑优化及基于一阶优化方法的截面尺寸优化。通过两次优化设计,车架的局部变形与应力集中得到明显改善,车架竖向最大变形量从3.21mm优化为0.99mm,刚度得到了提高;车架质量从5.00 kg优化为4.17 kg,减重16.6%,实现了车架轻量化设计。     

基于云模型的多工况城市客车车架优化

由于车架在汽车的行驶过程中承受多种载荷,因此在车架优化时需要考虑车辆的实际行驶工况,运用云模型与层次分析法,并结合专家对工况重要性评价指标,得到各工况最优权重系数,进行车架的多工况优化。以某城市客车车身优化为例,通过多工况优化,结果相对于各单工况结果,更接近于实际行驶情况,更具有参考价值。     

汽车车架结构的拓扑优化设计

采用有限元分析和结构拓扑优化设计相结合的方法,依据汽车车架的结构受力特性及其材料的性能要求,建立了优化数学模型.在此基础上,基于弯曲板的应力灵敏度分析和性能指标,构建了应力约束下车架拓扑优化准则.最后,开展了车架结构的仿真设计,并得到了合理的结果.     

基于拓扑优化方法的牵引车车架优化设计

建立了牵引车车架的有限元模型并进行了多工况静力学分析,基于OptiStruct软件,对多工况拓扑优化常见问题提出了工程实用的解决方法,实现了牵引车车架结构优化设计.通过优化前后计算结果的对比分析,说明基于变密度法的拓扑优化技术能有效进行牵引车车架优化设计,避免结构设计的盲目性,优化结果为同类产品结构设计提供了参考.     

汽车座椅骨架的拓扑优化研究

针对汽车座椅骨架质量较大的问题,对座椅骨架的结构、人机工程学、拓扑优化方法、镁合金的特点及加工方法进行了研究.根据人机工程学以及座椅的基本要求对座椅坐垫进行了拓扑优化设计;结合镁合金材料特点及压铸加工要求对座椅骨架进行再设计;最后应用ANSYS对改进后的座椅进行了静力学分析.研究结果表明,优化后的座椅骨架比优化前的减重20％,优化后的座椅骨架满足座椅静强度要求;从而说明该拓扑优化方法可用于座椅骨架的结构设计,同时得到了新的座椅骨架模型.     

Rollover crashworthiness analysis and optimization of bus frame for conceptual design

Journal of Mechanical Science and Technology - At the conceptual design stage, utilizing the detailed model to determine the rollover crashworthiness of bus structure would need long design cycle....     

基于载荷等效和子结构法的客车复合工况拓扑优化方法

在客车研发的概念阶段引入拓扑优化设计,能够得到符合结构承载特性的最优材料分配方案,对车身的结构安全性和轻量化具有重要意义.但是由于客车有限元模型单元数庞大,同时客车的实际运行工况复杂,使得拓扑优化分析耗时耗力,而分析结果的参考价值却比较低.文中引入子结构方法,将不进行优化的部分凝聚为超单元参与拓扑优化分析,极大地节约了分析时间.同时,采用基于载荷等效法的边界条件建模方法,提高了拓扑优化结果的有效性.基于以上方法对某空气悬架客车的顶棚、侧围、底架格栅进行了复合工况的拓扑优化,验证了建模方法的有效性.     

多学科优化集成设计框架

多学科设计优化 (MultidisciplinaryDesignOptimization—MDO)方法是解决复杂工程系统设计的有效方法 ,实施多学科优化方法的软件框架称之为多学科优化环境 ,介绍国内外在多学科优化集成设计框架的研究现状 ,以及我所正在开发的产品协同优化平台 (CoLlaborativeOptimizationVector CLOVE)。     

城市客车车身结构灵敏度分析及优化

建立了某客车车身骨架的有限元分析模型,利用ANSYS软件就该车的车身骨架对车身扭转刚度和一阶扭转频率的灵敏度进行分析,根据灵敏度分析结果选择设计变量,以车身扭转刚度和一阶扭转频率为状态变量,以车身骨架总质量为目标函数进行优化.     

某城镇客车车身骨架模态分析与结构优化

自由模态分析法是获取客车车身骨架结构模态参数重要途径之一,模态参数反映了车身结构固有振动特性,与客车整体结构的使用寿命、乘坐安全性与舒适性等密切相关。在LMS Virtual.Lab中进行该城镇客车车身骨架结构的模态分析,通过约束骨架地板四周,对模态结果进行分析,在低频范围下,工程实际最为关心的三阶中,骨架顶部一阶垂弯变形量较大,达到了9.5 mm。通过对顶部进行结构优化,在骨架顶部应变较集中处增加加强筋与加强块板,对顶部改进后再次进行模态分析,一阶垂弯降低为4.76 mm,验证了该修改方案能够有效改善车身骨架振动特性这一优化目标。     

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。     

基于灵敏度分析的客车骨架轻量化设计

客车车身的轻量化对客车整体性能的影响至关重要。以某款半承载式纯电动客车车身为研究对象,利用HyperWorks有限元软件对客车车身骨架进行静力学分析和模态分析。在满足设计要求的前提下,以紧急转弯和紧急制动2种典型工况,对客车车身骨架结构进行基于灵敏度分析的尺寸优化。以板材厚度作为设计变量,以客车车身骨架的强度、刚度和模态频率作为约束条件,以车身骨架质量最小作为目标函数建立数学模型。优化结果表明:客车在紧急转弯工况时应力和变形量增加的较大,优化后的客车车身骨架总质量下降了339 kg。     

基于ANSYS14.0城市客车骨架的模态分析

从车身覆盖件内表面出发,先构造出车身骨架的轨迹线,然后再从这些轨迹出发,在Pro/E环境下进行车身骨架建模,利用ANSYS14.0软件对车身骨架进行模态分析,得出车身骨架振型及固有频率,为以后的整车骨架有限元分析奠定了基础。     

机轮螺栓力矩加载机构拓扑优化及瞬态分析

飞机机轮螺栓力矩是影响飞机起降的关键因素.研究设计了一种机轮螺栓力矩加载机构,并基于机构的理论危险工况,对其框架组件进行静力学分析.采用拓扑优化的方法对主要框架结构进行优化,并对优化后的框架组件进行静力学分析和两种工况下的瞬态动力学分析.计算结果显示,优化后的框架组件强度、刚度均满足要求,质量减少32.8％,为民航特种...