GMCU2060龙门加工中心横梁的结构优化设计

基于HyperMesh平台,采用密度拓扑优化方法,以应变能最小为目标,以体积分数、位移为响应建立结构拓扑优化模型,运用该模型完成GMCU2060龙门加工中心横梁横截面的拓扑优化设计,然后利用尺寸优化方法得到横梁的最优尺寸,建立横梁的三维模型,并对其进行动静态分析.分析结果表明：在最大位移几乎不变的情况下,改进后的横梁质量减少了7.5％,一阶固有频率由104 Hz提高到120Hz,满足设计指标要求.     

基于ICM法的零件拓扑优化方法应用研究

作为结构优化的一门新技术,拓扑优化在汽车、机床、电子机械的结构优化设计中已经得到应用.基于连续体ICM拓扑优化方法,利用先进的有限元分析软件,建立了以体积为约束条件,以模态频率为目标的某数控加工中心横梁结构拓扑优化模型.根据对模型的拓扑优化结果分析,对横梁内部的筋板结构布置提出了建议,确定了横梁的最佳结构方案,仿真结果表明其动静态特性有较大提高.     

拓扑优化在XH2725机床横梁结构优化中的应用

基于连续体ICM拓扑优化方法,以动力学仿真分析为基础,利用先进的有限元分析软件,建立了某数控加工中心横梁结构拓扑优化模型.根据对模型的拓扑优化结果分析,确定了横梁的最佳结构方案,仿真结果表明其动、静态特性有较大提高.     

基于HyperWorks的机床横梁的拓扑结构优化设计

横梁是机床结构中极重要的承载大件,其性能直接影响对机床的加工质量,同时,也是最具减重潜力的关键件。采用HyperWorks软件,以结构柔顺度最小为目标,对横梁进行基于变密度法拓扑优化。根据优化后的横梁形貌及实际经验对模型进行细节修改,建立横梁最终优化模型。在ALGOR中对横梁仿真分析,结果表明:优化后的横梁较原设计在静、动态特性均有所提高,横梁总重量减少28.34%。     

大跨距龙门木工机床横梁高刚度轻量化设计

大跨距龙门木工移动机床是在木门加工过程中完成不同工序转换的装备,其横梁作为主要承载结构和运动部件,具有跨距大、重量大以及惯性载荷大等特点,高刚度、轻量化设计是其追求的目标。针对横梁直接拓扑优化存在结果难以辨识等问题,首先分析横梁的承载特点,建立功能截面对其进行拓扑优化降维处理;其次,将移动载荷简化为多工况载荷,采用折衷规划法建立综合评价函数来表征横梁多工况受力特点;然后建立横梁多工况拓扑优化数学模型,通过优化获取横梁筋板最佳布局型式;最后,运用NSGA-Ⅱ型遗传算法进行多目标尺寸优化,结果表明:横梁重量减轻的同时,刚度、强度分别提高了10.15%、20.25%。     

基于FEA的高速龙门加工中心横梁部件的热态特性分析与优化

针对高速龙门五轴加工中心横梁部件的热力学性能分析,考虑到相关热源部件的生热速率与结合面参数对热态特性的影响,利用有限元分析(FEA)方法中的热力学性能分析和热力学结构耦合模块,建立了横梁部件的热力学耦合模型。分析了影响横梁部件热变形的主要构件和相应的温度场分布,进行了结构优化。实验测试数据的结果分析验证了所建立的耦合模型的有效性。通过热补偿试验,证明了横梁部件热结构优化的正确性。     

数控转塔冲床横梁结构多目标拓扑优化设计

提出一种新的横梁结构多目标拓扑优化设计方法,避免了传统的单目标优化设计方法无法同时考虑多个目标的问题。该方法基于拓扑优化思想,将横梁设为设计域与非设计域,以设计域各单元密度为设计变量,基于加权欧氏距离法建立使静柔度最小化与模态频率最大化的多目标拓扑优化的目标函数,以体积分数为设计约束,对横梁结构进行多目标拓扑优化;结果表明,在横梁质量基本保持不变的情况下,横梁静刚度提高了17.8%,一阶固有频率增加了4.98%,优化效果显著。     

爬壁机器人变密度拓扑优化吸附结构研究

针对目前爬壁机器人自身重量过重、机身结构过于复杂的问题,提出一种爬壁机器人吸附结构变密度拓扑优化法.通过对爬壁机器人吸附于壁面时影响较大的主要结构部件进行三维建模,引入变密度拓扑优化法对所选用的部件在Ansys Workbench软件中进行结构优化.根据机器人工作实际情况设置边界条件和载荷,合理去除爬壁机器人主体部件中对结构强度影响不大的区域.根据优化结果重建模型并和原始结构模型进行应力分析对比,从而实现对爬壁机器人主体结构的拓扑优化.将优化后的吸附面结构与优化前的吸附面结构在ANSYS中对比,在保证爬壁机器人底板强度一致的基础上达到轻量化的目的,有助于提高爬壁机器人的灵活性和运动控制能力.     

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%.     

拓扑优化在XH2725机床横梁结构优化中的应用

基于连续体ICM拓扑优化方法，以动力学仿真分析为基础，利用先进的有限元分析软件，建立了某数控加工中心横梁结构拓扑优化模型。根据对模型的拓扑优化结果分析，确定了横梁的最佳结构方案，仿真结果表明其动、静态特性有较大提高。     

基于功能截面分解的大型横梁拓扑优化

针对复杂载荷工况下横梁等大型三维结构件拓扑优化结果可读性差、无法对结构优化提供有效指导的问题,提出基于功能截面分解的拓扑优化方法。基于力的分解与等效原理,将三维实体分解为三个平面内的二维功能截面,根据各功能截面的受力方式确定其抗弯或抗扭属性;在此基础上,分别对两个主要承载的功能截面进行二维拓扑优化分析,并综合二维功能截面分析结果完成三维实体的整体拓扑优化,实现了将三维实体拓扑优化问题转化为二维功能截面的拓扑优化问题。以CXK5463车铣加工中心横梁为例,对结构拓扑优化效果进行了验证,仿真实验结果表明,功能截面分解方法可以得到清晰的应力传递路径,在保证横梁静动态特性基本稳定的基础上,横梁减重12.67%,优化效果较为明显。提出的方法可为大型、重型复杂结构件的拓扑优化研究提供借鉴与参考。     

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。     

重载大跨距横梁弯曲变形分析与补偿

针对重载大跨距横梁的弯曲变形问题,将有限元数值计算和BP神经网络相结合,提出横梁弯曲变形预测方法,通过预制补偿曲线辅助进行横梁弯曲补偿,提高横梁几何精度。首先,利用ANSYS分析软件获得溜板位于横梁一系列工作位置的变形量,作为神经网络的训练样本;其次,通过在Matlab中编程调整网络参数,建立了满足误差要求的BP神经网络模型,并进行训练,利用训练后的神经网络预测横梁变形曲形;最后,对预制补偿曲线的横梁进行弯曲变形测量,实验表明神经网络预测值与实验数据较吻合,相对误差<15%,并且运行时间只需0.27 s。研究结果表明,该方法能够较为准确地预测横梁弯曲变形并进行补偿,为重载大跨距横梁结构设计与预制补偿曲线提供了新的思路和技术支持。     

16/25/30MN液压快锻机中横梁有限元计算分析

利用有限元方法对液压快锻机中横梁进行了细致的建模，依此提出了几点建议。可以作为液压快锻机中横梁设计和结构改进的理论参考。     

基于ANSYS的定梁龙门机床横梁静力学特性分析及结构优化

横梁是龙门机床的主要承力部件,其结构和静、动态力学特性直接影响机床的加工精度。为分析其结构设计是否满足机床的精度要求,以及筋板结构和布局形式对其静态特性的影响,文中应用有限元分析方法,针对某型定梁龙门机床横梁进行静力学特性分析,计算了其最大静变形和最大静应力,分析了结构设计上的薄弱环节,然后对其内部筋板的结构和布局形式进行了优化设计和分析对比。结果表明,优化后横梁的静刚度提高了12.89%,最大静应力降低了18.01%,显著改善了横梁的静力学特性。     

龙门机床横梁的仿形加工

针对龙门机床横梁安装调试中的难点,提出采用有限元分析和实际检测相结合的方法,得出横梁仿形加工曲线,来指导横梁加工,避免了横梁在机床安装调试过程中因精度不合而反复加修。实践证明:该方法降低了成本,提高了装配效率。     

基于ANSYS的车架横梁结构改进设计

由于某车型整体式铸造横梁在使用过程中经常出现断裂现象，特对其结构进行改进设计。采用有限元分析的方法对改进前后两种结构的等效应力进行分析比较，并通过分析结果来验证改进设计的合理性。     

反向双激励螺旋管式磨粒传感器的传感特性研究

传感器作为磨粒监测技术中的一个重要组成部分，其性能直接影响监测的结果。针对正在研制的磨粒传感器，运用电磁场原理、毕奥-萨伐尔定律等，推导出了反向双激励螺旋管式磨粒传感器的数学模型并对其传感特性进行了分析，为该传感器的设计、优化及改善其性能提供了理论依据。     

基于Hyper Works的某轻型卡车车架有限元分析及结构改进

为了检验某轻型卡车的车架是否满足设计要求,应用CAE分析方法对其进行有限元分析。首先应用Hyper Works软件,模拟了车架螺栓和焊点的连接,研究了钢板弹簧建模及载荷添加方式,为了尽可能的模拟汽车实际情况,建立了带有货箱、驾驶室、各支架以及前后悬架的较完整的整车有限元模型;然后采用有限元求解软件MSC.Nastran对模型进行了扭转刚度和不同工况下的强度分析。结果表明,第三和第六横梁连接板最大应力远远大于许用应力,不符合强度要求;最后,提出了对该车架第三和第六横梁连接板的改进建议,并通过改进前后的分析结果对比,进一步验证了结构改进的有效性。