用ABAQUS和Tosca对凸轮轴减震器进行优化设计

凸轮轴减震器项目是和德国联邦教育研究部(BMBF)一起合作的项目,结合Tosca和ABAOUS两个软件,在非线性分析过程中考虑拓扑优化和非参数形状优化.在本文中,客户的主要目标是在承受扭转应力的凸轮轴减震器的橡胶片上做个装配孔,以便于安装.没有装配孔的凸轮轴减震器能够满足刚度和寿命要求,现在用其作为参考部件,希望在有装配孔的新部件的刚度和寿命保持与参考部件也能一致.……     

面向产品装配序列规划的智能优化算法库

针对复杂产品装配规划的组合爆炸和盲目搜索难题,以及单个智能优化算法各自存在的缺点,提出一种用装配序列智能优化算法库解决装配序列规划问题的方法.装配序列规划智能优化算法库主要由算法顾问和算法池构成,算法顾问依据装配规划问题的描述、算法可量化性能的主要参考指标和经验公式,向装配规划人员推荐解决规划任务的最合适算法;算法池包括改进的遗传算法、蚁群算法和模拟退火算法等3种智能优化算法.建立了统一的装配序列规划优化模型和智能算法评价指标体系,并给出了装配序列规划智能优化算法库的具体操作流程.最后结合瓶塞开启机实例,验证了该算法库为装配规划人员推荐的智能优化算法是合理的.     

飞行器空气舵系统的高效刚度分配优化方法研究

空气舵系统是飞行器典型操纵部件,其伺服作动器、连杆、摇臂、舵轴和舵面等子结构对空气舵系统的整体刚度有着不同程度的贡献,合理分配各子结构的刚度,可使空气舵系统的整体刚度得到进一步优化.本文提出了一种基于多体系统传递矩阵法和遗传算法相结合的空气舵系统高效刚度分配优化方法.首先,基于多体系统传递矩阵法建立了以结构尺寸和材料属性为参数的高效结构动力学计算模型,仿真结果表明,基于该计算模型所预测的空气舵第一阶俯仰模态固有频率与商业软件计算结果的误差仅为1.06%.其次,基于本文建立的高效结构动力学计算模型对各子结构刚度对空气舵系统动力学特性的贡献进行了灵敏度分析,给出了各部件对系统固有频率贡献的规律.最后,采取将遗传算法和多体系统传递矩阵法相结合的思路,以所建立的空气舵高效结构动力学模型为适应度函数,各子部件尺寸作为待优化变量,空气舵系统整体质量为约束条件,对空气舵系统各个子结构的刚度分配进行了优化.优化结果表明,在保持空气舵系统整体重量不变的条件下,可将空气舵系统第一阶俯仰模态固有频率提高约15.8%.     

基于ANSYS Workbench的变速自行车车架的有限元分析

采用Soldworks软件建立了车架的三维模型,并通过ANSYS Workbench软件建立了装配体的有限元分析模型,对自行车架进行了结构的强度、刚度校核及模态分析,在形状优化基础上进行了改进.     

SMALLIMITATE：通过装配开发软件

Smallimitate是一个面向对象的程序设计环境.它具有两个显著的特点:(1)支持仿制.(2)通过装配完成设计.环境中的类,是用于装配的部件,具有二级语义icon:浅语义icon帮助用户快速理解和选用部件;深语义icon支持部件的动态装配.Smallimitate根据用户选用的部件和目的提供装配范例,用户模仿这些范例在装配流水线上完成设计.     

注塑机动模板拓扑优化

在五点曲肘式注塑机中,动模板是关键的零件之一,它需要将机铰的力分散传递到模板平面,均匀地压紧模具,使熔融塑料能够准确复制型腔的形状.在注塑过程中,型腔的压力可高达200MPa,这对模板的强度刚度提出了严格的要求.若模板刚度不足,则会产生胀模现象,使制品形成飞边或变厚;若强度不足,模板则会爆裂报废.本文引用了一种自组织的方法对动模板进行拓扑优化.拓扑优化在减小模板重量的前提下,优化材料在模板里的分布,使其在负载下应力分布更为均匀,从而材料得到充分利用,在降低重量的同时保证模板的刚度和强度,延长其寿命.本文通过拓扑优化将模板的重量降低到原来的50%,而模板各点刚度下降大约15%。     

基于强化学习的遗传算法求解一种新的钻削路径优化问题

孔加工是机械制造的基本工序之一.针对数控机床的刀具路径优化问题,提出一种新颖的孔加工刀具路径优化模型-----带可决策孔的孔加工多刀具路径优化问题(MTdDPO).在该模型中,工件上的孔分为两类:固定孔和可决策孔.MTdDPO的目标是通过判断可决策孔的路径归属和路径内各孔的加工顺序来实现加工路径长度的最小化.为实现MTdDPO的优化,提出基于强化学习的分段遗传算法(RLSGA).在RLSGA中,种群被视为智能体,智能体的状态是种群的多样性系数,3种不同的分段交叉算子是智能体的动作,智能体的奖励与种群的适应度值和多样性系数的变化有关.针对MTdDPO,新建5个基准测试问题,并在测试问题上将RLSGA与其他4个算法进行对比.结果表明,RLSGA的表现明显优于其他算法,RLSGA能够有效地解决MTdDPO问题.     

光电转台轻量化几何形状优化研究

对光电转台进行轻量化,首先需要进行几何形状进行优化.筋板如何布置才能使转台的动态刚度达到最优,在设计中一直是一个难点.基于此,通过对转台的连接部件、止推轴承及径向轴承进行有效简化,建立起了光电转台的动力学模型,结合模型.对转台内部的筋板布置形式进行了详尽的研究比较.研究结果表明,要想获得满意的动态刚度,单纯地增加筋板数量并不能达到要求,而应该根据其具体的振动情况来选择合理的筋板布置形式,并且在平行于振型方向的筋板上,开孔时的动刚度效果相对地比未开孔时的动刚度效果要好.     

田口鲁棒设计用于汽车动力总成悬置系统

研究汽车动力系统稳定性控制问题,由于汽车动力总成悬置系统隔振不足及性能不稳定,造成汽车运行不安全.以提升系统隔振性能为设计目标,运用田口鲁棒设计方法,以各个悬置的刚度值为因素变量,建立了振动仿真分析模型.利用ADAMS工程软件,通过鲁棒性优化方法进行仿真,结果表明,在保证优化方案先进性的同时提升了目标函数的稳健性.田口鲁棒设计方法从众多的试验项目中选择最为合适的可靠性优化方案,适用于汽车工程优化参考.     

孔网钢增强塑料复合管应力强度优化设计

研究增强塑料复合管强度问题,孔网钢增强塑料复合管是一种新型复合管,由于国内对复合管的力学性能、孔间距等研究较少,为了在满足复合管应力强度等力学性能,提高强度的精确性,节约生产和实验成本,提出用有限元一阶方法对复合管进行优化设计,建立优化数据模型,进行仿真,结果显示了复合管经优化后,有效减少复合管中孔网钢的厚度,节约成本20%左右.并采用增大孔边网格密度,使结果趋于精确值,并对复合管刚度进行验证,验证结果表明满足要求,为复合管的工业设计提供了一个参考.     

车辆悬架减震优化设计方法仿真

车辆在不同路况和不同车速等情况下,悬架系统弹性元件受到的冲击大小差异很大,无法形成固定的振动规则,振动剧烈程度与阻尼系数无法关联.传统车辆悬架减振设计方法,采用固定阻尼系数来减少弹性元件的振动,没有考虑不同路况及车速产生的振动剧烈程度不同的问题,减振效果较差.提出一种车辆悬架减震优化有限元设计方法,分析车辆悬架减震器的功能和结构,塑造车辆悬架减震优化模型,采用ANSYS有限元软件中一阶优化方法进行车辆悬架减振优化设计,以悬架减震器阻尼力为优化目标,以减震器阻尼系数为优化设计变量,以静强度和最大减震强度为约束条件,对车辆悬架减震进行有限元优化设计,确保车辆车身振动迅速衰弱,使车身能够很快达到一种稳定状态.实验结果表明,上述方法使车辆减震阻尼力和最大减震强度都优于传统方法,具有较高的稳定性和控制精度.     

凸轮磨恒线速加工过程曲线优化

为了提高凸轮轴的加工效率和加工精度,开发可用于凸轮轴磨削修整系统的动态优化模块。根据凸轮轴恒线速磨削原理,在Matlab中完成了数学模型的建模,采用三次样条曲线拟合插值法对加工过程曲线进行了优化,从而得到了波动更小的速度曲线并减少了恒线速度磨削所引起的联动轴响应问题。实验表明,该方法很好地实现了在二次磨削中对凸轮轴表面轮廓的修整,提高了凸轮轴的表面质量。     

机车车体钢结构减重优化设计方法研究

从设计与仿真计算层面,对机车车体钢结构优化减重设计问题进行分析。通过对ANSYS的APDL语言编程控制与二次开发,在满足强度和刚度条件的前提下,以车体各主要部件的钢板厚度为设计变量,以车体结构的重量为目标,实现减重优化程序模块化和主要板厚参数自动优化功能,有效地解决了传统减重设计的诸多问题。该方法在多项机车设计上得到运用和验证,减重幅度和效率提升方面均取得了很好的效果,对所有机车车体结构减重具有普遍的参考意义。     

基于灵敏度分析的白车身扭转刚度优化

为提高某量产车型白车身(Body in White,BIW)扭转刚度,提出一种基于灵敏度分析的BIW刚度优化方法.深入阐述灵敏度分析原理和车身刚度优化策略,分析该车型车身开发中的37个低成本横向构件的料厚变化对BIW扭转刚度的影响.通过对BIW有限元模型的计算和分析,验证优化策略并对比优化前后的BIW扭转刚度性能.结果表明该方法以较低成本就可达到车身扭转刚度的较大提高.     

轨道扣件弹性垫板结构优化设计

采用OptiStruct对某型铁路扣件轨下垫板进行拓扑优化和自由形状优化,实现垫板结构轻量化设计.根据优化空间最大化原则,对垂向载荷工况进行拓扑优化、对极限载荷工况进行自由形状优化.使用Abaqus极限载荷扣件系统仿真模型对优化后垫板结构性能进行验证评价.结果表明:优化后的垫板性能基本不变,质量减少约10%,刚度满足设计要求.优化结果可为垫板轻量化设计提供参考.     

热收缩方法在结构有限元仿真中的应用

在有限元模型中,降低部件的初始温度可以使部件收缩从而消除3D模型中的初始过盈或干涉.本文针对某设备中的套筒和橡胶圈模型,使用先降温收缩然后恢复至参考温度的方法,进行结构装配有限元仿真,该方法可以应用在过盈装配(冷缩配合)产品的设备的结构仿真中.     

基于行人头部保护和刚度要求的发动机罩内板优化设计

提出一种基于行人头部保护和刚度要求的汽车发动机罩内板优化设计方法,将其应用于某款发动机罩内板的参数化设计和优化分析.对优化方案与初始方案的行人头部碰撞仿真结果进行对比,结果表明:优化方案在满足发动机罩刚度要求的前提下能显著降低行人头部碰撞的伤害值.该优化方法可行,可为发动机罩内板的优化设计提供参考.     

基于力反馈的轴孔柔顺装配策略

针对目前工业自动化轴孔装配中因为轴孔位置偏差,直接装配导致失败的问题,提出了一种新型力反馈轴孔装配控制策略.该策略结合了传统的螺旋搜孔装配方法与力反馈轴孔装配策略的优点,装配流程分为孔外搜索、孔内调整和插入三个阶段.孔外搜索采用倾斜螺旋搜索,缩短了寻孔时间并增加了寻孔成功率;孔内调整使用力反馈装配策略,并简化了传统力反...     

面向虚拟装配的VRML模型优化重构

对基于Web的虚拟装配中VRML模型优化重构进行了研究.提出了虚拟装配环境中的五层结构信息模型;在此基础上,分析VRML模型的语法结构和语法解析过程,建立了节点重构算法和优化处理算法;实现了VRML模型组织结构和信息描述的优化重构,很好地满足了虚拟装配快速设计与分析的需求.开发了基于Web的交互式虚拟装配原型系统,验证了模型优化重构算法的可行性.     

基于蒙特卡罗仿真的航空发动机大修费用估算

为准确估算某型发动机在大部件寿命控制维修体制下的大修费用,借鉴外方对发动机各大部件(单元体)具体大修项目的费用数据,并依据国内执行的具体的寿命控制与维修管理准则,应用Monte-Cado方法建立了发动机寿命控制与维修管理过程的动态仿真模型,为估算发动机在大部件寿命控制维修体制下的大修费用,获得了不同翻修间隔下发动机的大修费用和发动机大修费用随发动机最低放行寿命的变化规律.估算结果的对比分析表明,估算方法较为准确,且具有较好的工程适用性.