离散变量三段式车架轻量化设计

研究优化设计中设计变量的离散化处理,完成三段式车架的静动态特性分析和轻量化设计。首先,以某中型越野车车架为优化对象,采用实验设计方法进行了设计变量的灵敏度分析,并在对设计变量进行必要的取舍基础上建立了结构优化模型。其次,采用多岛遗传优化算法计算车架在三种工况下的最大应力、位移和自由模态下的固有频率,以完成在结构满足固有频率、几何尺寸和强度等约束条件下的车架各板材离散化尺寸的优化。优化结果表明:在可行域范围内,不仅使车架的质量降低了5.7%还避开了激励频率。     

基于有限元法的某混凝土搅拌车轻量化设计

通过合理的有限元仿真和实车试验,实现某混凝土搅拌车副车架的轻量化设计。利用Hyperworks软件建立主副车架系统有限元分析模型,模拟车架的实际使用工况,对该车架的极限弯曲工况和扭转工况进行仿真分析,并通过相应的实车试验验证有限元模型的准确性。在此基础上,首先利用Optistruct软件对副车架矩形管的厚度进行尺寸优化,并提出斜支撑加强板的设计新方案,从箱体型设计改进成槽钢型。结果表明:副车架轻量化设计不仅在结构强度上满足设计的要求,而且最终使副车架的结构总质量减轻了120 kg,达到了轻量化10%的预订设计目标。     

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。     

基于近似模型的城市客车车架轻量化设计研究

传统新能源客车车架的设计过于保守,为减轻车架结构自重,减少制造成本,提出一种基于近似模型的城市客车车架轻量化设计方法。以某城市客车车架为研究对象,构建有限元模型,利用ANSYS有限元软件对车架最危险的扭转工况进行有限元分析。根据车架有限元分析结果,利用Isight软件构建车架的Kriging近似模型,对车架的主要承载梁进行尺寸优化设计。优化结果表明,在保证汽车各方面的性能要求下,优化后的车架总质量减轻了14.2%,强度有所提高。     

新型车架的疲劳寿命预测及优化设计

以半挂牵引车车架为研究对象,根据其设计参数,进行了该新型车架的结构设计和模型建立。基于有限元理论,利用有限元分析软件Hypermesh对该车架进行了静态仿真,根据疲劳可靠性理论,结合半挂牵引车所受载荷、疲劳类型以及车架材料参数,采用名义应力法和Miner线性累积损伤法则对该车架进行了疲劳寿命预测。利用有限元和疲劳分析结果,对该车架进行了尺寸优化,达到了轻量化设计的目的,之后通过再次仿真,验证了优化后该车架的静态性能和疲劳可靠性。     

某车架的可靠性分析及轻量化研究

车架是非承载式车辆的重要承载部件,对保证汽车安全行驶起着重要作用,因此保证车架的可靠性尤为重要。对车架进行轻量化研究对保障车辆安全性、节能减排以及减少生产成本等方面有重要的现实意义。首先建立某车型的车架参数化模型,并在此基础上进行可靠性分析,得到车架的位移概率分布图及可靠性数据,然后用ANSYS的优化模块对车架进行优化,最后应用ISIGHT联合ANSYS对其进行结构轻量化研究。结果显示,ISIGHT联合ANSYS优化得到车架模型尺寸较为理想,达到了轻量化设计的目的。     

某空投运载车副车架的轻量化设计

为实现某空投运载车副车架的轻量化设计,利用ABAQUS软件对空投运载车在极限工况下的着陆冲击过程进行建模仿真,进而对副车架的刚强度进行了分析,并提出了相应的改进措施。运用尺寸优化的方法对副车架进行详细设计,确定了副车架主要矩形管和加强筋的厚度。     

电动公交车车架轻量化优化设计及评价

根据电动公交车车架的结构,采取拓扑优化方法和车架轻量化系数评价方法相结合的方案,对电动公交车车架进行减重优化设计。以某型电动公交车车架为研究参考样本,建立车架模型。在ANSYS中对设计的电动公交车车架进行有限元分析,并在满足材料基本性能的前提下采用变密度法对车架有限元模型进行拓扑优化。最后利用车架轻量化系数评价方法对优化前、后的车架进行轻量化评价。结果表明,轻量化系数由优化前的0.104降低为优化后的0.0058,较好地实现了电动公交车车架轻量化设计目标。     

重载AGV轻量化设计研究

以某型载荷为15吨的重载AGV为研究对象,主要对占车体重量比例最大的车架进行了轻量化设计。运用Creo Parametric建立车架参数化三维模型,并与ANSYS Workbench实现对接,对车架进行静态有限元分析。然后基于ANSYS Workbench的优化设计功能,以车架总重量为目标函数,各焊接型材厚度为优化变量,对车架进行优化设计。最后对轻量化设计实际效果进行评价,为重载AGV轻量化设计提供了可借鉴的思路。     

起重机车架结构的优化及模态分析

通过Ansvs Workbench软件建立了某汽车起重机车架的三维模型,并对该三维模型进行有限元建模,对车架进行了静态分析和模态分析,分析结果可为车架的结构优化设计和轻量化提供理论依据.     

基于多目标优化的钢-铝混合轻量化车架设计

以国产某SUV车架为研究对象,建立了车架有限元模型,对车架进行弯曲刚度、扭转刚度分析,并进行模态分析和模态试验,验证模型的有效性。利用正交试验法确定了材料轻量化部件,并将这些部件的钢材料替换成铝合金,得到钢-铝混合轻量化车架。针对钢-铝混合轻量化车架刚度和模态性能的减弱问题,采用基于折中规划法的多目标形貌优化方法对部件进行优化改进,提高了车架的刚度和模态性能。设计结果表明,使用钢、铝材料结合多目标优化方法设计的钢-铝混合轻量化车架相比原钢质车架在保证一定的刚度和模态性能条件下,质量减轻了6.7kg。     

汽车起重机车架结构轻量化的分析研究

针对某汽车起重机车架结构,运用Patran软件建立了有限元仿真模型,通过力学理论初步计算车架几何特性参数与老款车型对比,运用有限元仿真进行验证轻量化设计的可行性。理论计算结果与有限元计算结果满足车架工况使用要求。因此,该理论计算与仿真计算能满足车架轻量化设计的要求,为汽车起重机车架轻量化设计提供了更重要的基础。     

某微型电动商用车车架轻量化优化研究

针对某微型纯电动商用车自重的问题,对其车架结构尺寸、承载能力进行了研究,提出了一种车架轻量化优化设计思路。以车架横梁质量最小为目标函数,以车架横梁的截面尺寸边界条件、强度、刚度和稳定性为约束,建立了数学模型;通过Matlab中模拟退火智能算法工具箱,实现了对车架横梁截面尺寸的优化,得到了最优的车架横梁截面尺寸;利用CATIA软件建立了车架优化前后的三维模型,导入ANASYS Workbench软件建立了有限元模型,并在此基础上进行了静力学分析(满载弯曲与满载扭转)和模态分析。研究结果表明:车架优化后较优化前减重了13.43%;优化后的车架应力和变形满足材料Q235钢的使用条件;车架优化前后的低阶自由模态频率与路面激励频率重合率仅为4.8%,发生共振的可能性很小;车架轻量化优化设计思路合理。     

某电动商用车车架轻量化改进

商用车车架是整车各总成以及零/部件的承载基体,而车架纵梁又是车架最主要的承重部件,为使商用车轻量化,从而满足市场对汽车低能耗、高效率的需求,以某电动商用车车架为研究对象,建立了车架有限元模型,采用结构设计的方法,对车架纵梁结构进行了重新设计。并对改进车架进行了尺寸优化设计,以车架纵梁和横梁的厚度为设计变量,以1阶模态频率、弯曲工况下加载点的最大位移和扭转工况下加载点的最大位移为约束条件,以车架质量最小为目标函数,对车架进行了尺寸优化。对传统车架和改进车架进行对比分析,分析结果表明,改进车架质量减少了174.40 kg(27.60%),在保证车架安全性能的同时实现了轻量化。     

钢铝材料结合的商用车车架多工况轻量化优化设计

为寻求有效的商用车轻量化方案,以某重型商用车车架为研究对象,建立有限元模型并进行自由模态分析和4种典型工况的静态分析,运用多学科优化软件HyperStudy建立车架优化模型,并对4种典型工况下的车架同时进行尺寸和材料的优化。研究结果表明,在保证可靠的强度和模态特性条件下,所设计的钢铝材料结合车架能够有效减小5.6%的质量。     

基于拓扑与尺寸优化的电动环卫车车架轻量化设计

针对某款电动环卫车车架进行轻量化研究。以减轻车架质量为目标,应用拓扑优化及有限元法进行优化。首先对车架进行了考虑碰撞荷载的多目标拓扑优化,获得车架在碰撞荷载下的最佳结构分布,利用CATIA对改进方案进行模型重建,改进后车架的总质量降低了3.3%。然后基于组合优化算法,以车架矩形梁截面参数为设计变量对车架进行了轻量化研究,优化后车架的总质量较初始值降低了13.7%。该研究方法提高了优化的效率和精度,丰富了车架设计优化方法。     

基于模态分析的某商用车车架结构优化设计

为提高某商用车车架的振动性能,实现轻量化设计,以车架整体结构为研究对象,基于CAE仿真和自由模态计算对其进行振动特性分析,由于车架在发动机激励低频范围内,易引起共振。基于提高车架的一阶固有频率的目的,制定了四种优化方案。通过对车架进行静态特性分析,获得四种方案的强度和抵抗变形能力。结果表明优化方案在满足强度校核和刚度要求的条件下,提高了一阶固有频率和振动特性,有效解决了车架在低频状态下的共振问题。     

电动汽车车架的多目标拓扑优化-尺寸优化-精细化设计

以某电动旅游观光车桁架式车架为例进行多目标优化,先后采用了基于梁单元的多次局部迭代拓扑优化方法、基于梁单元的横截面尺寸优化方法和基于壳单元车架强度分析的精细化设计方法。具体步骤为,首先建立基于梁单元的车架有限元模型,以车架的刚度性能为优化目标建立多目标优化模型,通过多次局部迭代拓扑优化确定梁结构的布置位置,然后以梁的横截面长、宽、壁厚作为优化变量进行尺寸优化设计,确定车架梁的横截面尺寸;在此基础上,建立基于壳单元的车架有限元模型进行强度分析,基于强度分析结果对车架的高应力区域进行精细化设计,最终优化后的车架质量降低了10.5%,性能至少提升了9.3%,并且直接可以用于生产制造。该优化设计方法综合运用了梁单元模型和壳单元模型分析的优势,分别应用于概念设计阶段和工程设计阶段,为桁架式车架的优化提供参考。     

烟田辅助采收机车架的轻量化设计

利用三维建模软件CATIA建立烟田辅助采收机车架的参数化模型,并导入ANSYS Workbench中进行有限元仿真。以车架预设的三种类型工况中的极限工况为研究对象进行分析,得出所设计车架安全系数较大,可对该车架进一步优化。采收机车架轻量化设计以数学模型为基础,设置车架各部件的相关变量及合适的变量范围,提出较为合理的车架轻量化方案。经优化后的车架质量下降了18.77%,最后对优化后的车架模型进行前三阶模态分析,经验证满足设计要求。     

三轴转向电动车的车架有限元分析

针对某三轴电动车车架轻量化问题,基于有限元软件ANSYS,利用beam188梁单元建立车架有限元分析模型。并对车架结构进行水平弯曲、极限弯曲和正面碰撞等3种典型工况的仿真分析,并通过分析结果对车架进行结构优化。对比优化前后结果可知,在满足车辆使用要求的情况下,车架质量降低30%以上。