基于结构拓扑优化方法的发动机支架轻量化设计

为实现某发动机支架轻量化设计,在支架总成整体结构有限元分析的基础上,运用等效刚度原则建立支架局部有限元模型,得到不同工况下的支架位移分布结果.基于TOSCA软件,通过提取结构分析结果对支架结构拓扑优化模型进行敏度分析并形成优化模型列式.优化求解后,在每轮循环迭代中将新的单元密度值重新赋予结构模型,直至满足预先给定的收敛判定条件;设置过滤半径和各类制造加工约束,消除结构拓扑优化中的数值不稳定性问题,改善优化结果的可加工性.对优化前后的计算结果进行对比分析.     

拓扑优化技术在汽车零部件设计中的应用

介绍拓扑优化技术及其在汽车零部件设计中的应用.     

新能源汽车LLC谐振DC/DC仿真设计

二十一世纪是信息飞速发展的时代,能源技术是世界发展的核心。随着世界能源的过度消耗,世界各国都在发展新能源技术,新能源汽车作为其代表得到了迅速发展,而蓄电池及充放电技术是限制新能源汽车的核心技术之一,对新能源汽车的国内外发展现状及以后的发展趋势进行了分析,指出了双谐振式DC/DC变换器研究的热门问题。采用双谐振式DC/DC变换器作为本次设计变换器的拓扑结构,根据设计要求确定了双谐振式DC/DC变换器的基本参数,使用仿真软件MATLAB/Simulink建立了谐振式DC/DC变换器的仿真模型,用数字控制来达到对谐振式DC/DC变换器的控制,分析其正反向的工作波形,证明了双向谐振式DC/DC变换器的使用在汽车的有效性和可行性,它可以简化电动汽车的控制结构,提高整车的运行效率。     

汽车内部拓扑设计优化设计与仿真分析

研究汽车内部拓扑设计优化问题.汽车内部拓扑结构承受的表面压力、重力和均匀负载度在小区域内的波动变化,传统的设计方法为了应对波动,需要采用小区域多衔接点的位置关系进行拓扑设计,造成汽车内部结构发生弯曲和扭转的点增加,导致汽车内部拓扑设计过于复杂,降低了性能.为此,提出基于压差比例优化模型的汽车内部拓扑结构设计优化分析方法.充分考虑汽车内部结构承受的表面压力、重力和均匀负载度,计算汽车内部结构的压力载荷向量,获取承受不同压力的相关函数.根据汽车结构的承压力和压力相关函数,得到拓扑设计的约束条件,获取拓扑结构关系,完成汽车内部拓扑设计.实验结果表明,利用改进算法进行汽车内部拓扑设计优化分析,能够优化不同零部件之间的空间位置关系,降低拓扑设计的复杂性,提高汽车内部拓扑结构的性能.     

低碳经济视野下的新能源汽车发展战略

近年来,中国一直在努力节约能源和保护环境,以节能和环保概念纳入所有部门的活动以及如何改变传统产业正在发展经济牺牲环境为代价。目前,对汽车的需求正在逐步增加,这对汽车工业的发展还有许多不足之处。与此同时,与汽车尾气污染作斗争的问题也引起了人们的极大关注。在技术的支持下,新型能源汽车开始出现在市场上,并逐渐取得了进展。越来越多的新能源汽车被公众接受,并取得了良好的发展成果。为了积极应对新能源汽车行业面临的市场挑战,有必要实施产业协调发展,创新行业运营管理方式,促进新能源汽车的可持续发展。     

基于新能源汽车动力电池管理系统设计的分析

当前,新能源汽车的动力电池主要使用金属铝作为金属燃料,难以实现充放电之间的有效循环.从新能源汽车的动力电池材料选取和性能循环等角度分析,在电池负极使用金属材料,电池正极使用泡沫石墨烯,并使用四氯化铝的阴离子为电解液,即可实现常温下电池的可逆充放电.由于石墨烯材料所属层状结构,具备和锂离子相似的功能,可容纳阳离子,将电解...     

刊首语：新能源汽车与智能网联汽车专题

当前,中国汽车工业发展面临由大国到强国转型的挑战。《中国制造 2025》 将新能源汽车与智能网联汽车列入十大重点发展领域。近年来,国家对新能源汽 车与智能网联汽车从科技研发、产业发展、应用示范和市场推动等方面进行了全 维度的支持,中国成为新能源汽车领域发展最活跃的国家之一。虽然该产业在中 国呈现出全面发展的良好局面,但回溯到核心技术层面,该领域需要突破若干核 心关键技术,包括动力系统技术、关键零部件、感知决策、车联网及系统集成。 在此背景下,进行新能源汽车与智能网联汽车科技创新至关重要。     

争论中发展的新能源汽车

每一个新事物的诞生似乎都要冒着被舆论推向风口浪尖的风险,新能源汽车也不例外。这个在全球能源危机日益严峻的背景下诞生出来的新生宠儿,便是在一片争论中发展起来的。然而,有争论,才能有进步。正是在大家不断的探讨中,新能源汽车才能找出真正适合在中国发展的道路。本期记者特别搜集了一些新能源汽车的热点问题,真实展现出不同人的不同看法。     

拓扑优化在飞机舱门摇臂结构设计中的应用

针对采用经典的“缘条 腹板 筋条”板杆结构形式的某型飞机舱门摇臂结构在耳片连接区应力水平较低、存在较大减重设计空间的问题,对舱门摇臂结构进行拓扑优化设计,在满足等刚度设计约束条件下,以质量最小为优化目标,实现摇臂结构构型创新设计。优化结果表明：与原舱门摇臂结构相比,拓扑优化后的新型摇臂结构质量减小19.5%,减重效果显著。     

基于拓扑和形貌优化的驾驶室结构设计

为实现汽车零部件的创新设计,以某工程车驾驶室的简化有限元模型为研究对象,用HyperMesh作前处理,在OptiStruct中建立多工况条件下拓扑优化与形貌优化组合的整体优化模型,通过OSSmooth工具将优化后的结果导出后在CATIA V5中显示.拓扑和形貌组合优化技术的实践表明,该方法对产品部件的综合设计具有较好的适用性,可为设计人员提供设计思路.     

Multiform frequency selective surfaces optimal design based on topology optimization

This article proposes an optimization design method for various frequency selective surfaces (FSSs) based on topology optimization algorithm incorporated with the genetic algorithm. The present method takes the connectivity condition both in simulation and fabrication of the elements into consideration. For the filling elements structural design methodology, the novel hexagonal‐pixel filling element structural design is employed for improving the patch connection. As examples, various FSSs, such as a large‐angle‐stability band‐pass FSS, wideband band‐pass FSS, and multiple band‐pass FSS, are designed. Furthermore, the validity of the present method is proved by the agreement between the simulation and the measurement.     

基于拓扑优化的四旋翼无人机结构设计

为实现某四旋翼无人机的轻量化结构设计,采用Inspire进行拓扑优化设计,并对获得的拓扑优化结构进行静力分析和动力学分析。分析结果表明,通过拓扑优化方法获得的无人机结构应力分布合理,结构位移小且频率较高,满足静态和动态结构设计要求。研究结果可为实现低成本、轻量化的四旋翼无人机结构设计提供一条新的途径。     

新型C MEX函数设计MMC整流器控制软件研究

常见的C MEX函数局限于对控制系统局部子函数的C代码验证,不能实现整体方案设计;并且与DSP芯片的软件语法不兼容,无法进行代码移植与实验。提出一种新型多文件结构的C MEX函数,将主函数、算法单元模块、头文件合理分配,通过主函数调用子函数实现控制系统的整体设计。该代码以MMC整流器的电流矢量控制算法为基础,高度模拟了定点DSP芯片的语法规则,可实现对DSP芯片的高效移植。仿真与实验测试结果表明所述C MEX函数实现了电流的解耦控制,提高了软件设计集成度与效率。     

基于多模型拓扑优化方法的车身结构概念设计

为获得最优的初始设计方案,在车身概念设计阶段对车身结构进行拓扑优化。车身结构性能指标综合考虑整体刚度、局部动态刚度和碰撞性能,采用多模型优化(multi-model optimization,MMO)方法解决此类复杂工况的拓扑优化问题,通过调节设计空间和设置参数,获得车身最优载荷路径。根据拓扑优化结果初步形成车身框架结构,可为后期详细设计提供参考。     

基于变密度法的飞行器升力面结构多目标拓扑优化设计

为研究权衡结构刚度与低阶振动频率的飞行器升力面最优结构设计,提出两种多目标拓扑优化方案（约束法、结合约束法与评价函数法）.基于变密度方法,在约束法方案中将多目标优化转化为设定参考点位移约束和低阶振动频率约束下,求解结构质量最小化的优化问题.在结合约束法与评价函数法方案中,定义组合柔度指数为评价函数（结构柔度与振动频率的函数）,将多目标优化转化为设定低阶振动频率约束和体积分数约束下,求解结构最小组合柔度指数的优化问题.结果表明两种方案的优化结果具有一定的相似性,各有所长.优化设计不仅减轻了升力面结构重量,而且提高了结构的一、二阶振动频率.     

基于能量剩余的TopDisc算法拓扑控制研究

在保证无线传感器网络连通性和覆盖度的前提下,通过选择良好的拓扑控制机制,能够提高网络通信效率并延长网络的生命周期。在分析TopDisc算法的基础上引入能量剩余,得出一种改进的TopDisc算法,并对算法进行仿真,结果表明:改进的算法在网络的生存时间上要长于原算法,在节点剩余能量上比原算法更平均。     

Checkerboard and minimum member size control in topology optimization

Checkerboard-like material distributions are frequently encountered in topology optimization of continuum structures, especially when first order finite elements are used. It has been shown that this phenomenon is caused by errors in the finite element formulation. Minimum member size control is closely related to the problem of mesh dependency of solutions in topology optimization. With increasing mesh density, the solution of a broad class of problems tends to form an increasing number of members with decreasing size. Different approaches have been developed in recent years to overcome these numerical difficulties. However, limitations exist for those methods, either in generality or in efficiency. In this paper, a new algorithm for checkerboard and direct minimum member size control has been developed that is applicable to the general problem formulation involving multiple constraints. This method is implemented in the commercial software Altair OptiStruct. March 22, 2000     

Shape feature control in structural topology optimization

A variational approach to shape feature control in topology optimization is presented in this paper. The method is based on a new class of surface energies known as higher-order energies as opposed to the conventional energies for problem regularization, which are linear. In employing a quadratic energy functional in the objective of the topology optimization, non-trivial interactions between different points on the structural boundary are introduced, thus favoring a family of shapes with strip-like (or beam) features. In addition, the quadratic energy functional can be seamlessly integrated into the level set framework that represents the geometry of the structure implicitly. The shape gradient of the quadratic energy functional is fully derived in the paper, and it is incorporated in the level set approach for topology optimization. The approach is demonstrated with benchmark examples of structure optimization and compliant mechanism design. The results presented show that this method is capable of generating strip-like (or beam) designs with specified feature width, which have highly desirable characteristics and practical benefits and uniquely distinguish the proposed method.