整车下线灯光检测装备的轻量化设计与结构优化

为节约整车下线灯光检测装备的制造材料，降低生产及运输成本，根据零部件模块化、标准化及重用性要求，对其内部桁架结构进行轻量化设计，建立了三维数字模型；对桁架结构的强度和刚度进行分析与校核，得到应力与应变云图；将应力和应变作为约束条件，通过响应面分析，以多元二次回归方程模拟输入参数和输出参数间的函数关系，采用目标驱动优化分析法对桁架梁型材的截面尺寸进行优化，得到最优尺寸；以改进后桁架的重力为预应力，对立柱进行特征值屈曲分析，并进一步进行轻量化设计，总体减重率达到30%。通过静力学分析，验证了其结构的稳定性。在保证结构稳定性的前提下，实现了对检测装备的轻量化设计。     

一种3D打印模型轻量化结构自动生成方案

3D打印模型的轻量化是减少打印耗材与成本的关键,为此提出一种基于桁架的模型轻量化方案,该轻量化方案主要分为基础结构生成以及强度优化两个步骤,其中基础结构由模型外壳与内部桁架构成,强度优化则通过受力较大部位填充实现。首先对模型3D打印模型进行抽壳,并同时生成模型的内核,接着读取内核文件数据计算出内部桁架,再对模型进行力学仿真并提取仿真节点,筛选仿真结果后对剩余节点进行填充。该方案能实现模型的轻量化并能根据仿真结果进行结构调整,并且针对过去所提出基于桁架的轻量化方案存在的问题做出了改进。     

基于有限元的轻量化焊接桁架结构优化设计

采用经验公式进行强度验算的传统方式已经不适应当前复杂化的桁架结构设计,通过ANSYS软件进行有限元模拟优化分析进行结构设计是新的技术手段。利用ANSYS Workbench软件,进行静态分析、屈曲分析和响应面分析,通过协同设计、逐步优化的方式,最终得到斜四棱柱式焊接桁架结构。通过瞬态分析对其最大承载力进行预测,结合实验验证了预测承载力的准确性。结果表明:基于ANSYS有限元优化的结构与试验焊接桁架的承载能力接近,对桁架结构失效变形预测准确;通过逐步优化的方式有效提高桁架结构单位质量的承载力,实现结构轻量化。     

基于长短期记忆网络的桁架车身结构轻量化设计优化

为满足特种无人车辆高可靠机动、低成本研制等要求，在特种无人车辆的桁架车身结构设计早期阶段引入结构轻量化思想。为实现车身结构轻量化，提出基于长短期记忆网络的设计优化方法(LSTM-DO),利用LSTM-DO的快速搜索、高精度优化能力解决车身结构设计优化中收敛慢、局部最优等问题。建立了某无人车辆桁架车身参数化模型与有限元分析模型，采用代理模型技术提高设计优化过程中车身结构性能评估速度，结合LSTM-DO优化方法快速准确地生成方案。对比了常用的梯度优化算法与启发式优化算法，所提LSTM-DO方法在最优方案性能、收敛速度和鲁棒性方面均展现出明显的优势。     

基于Isight的自行车桁架多学科设计优化

结合自行车在使用过程中所面临的结构、动力学、振动等问题,在Solid Works中建立桁架三维模型,在Hyper Works中建立桁架的结构模型和谐响应模型,通过Isight集成多学科优化,选用非线性序列二次规划算法(NLPQL)进行梯度优化。优化结果表明,在满足约束条件的情况下使桁架总质量下降8.131%,达到了整体轻量化的目的。     

基于Ansys的折臂式塔式起重机臂架参数化建模和分析

针对目前部分折臂式塔式起重机臂架结构轻量化的问题,基于APDL语言,以折臂式塔式起重机臂架结构为分析对象,囊括参数化建模部分和优化设计部分,针对满载小车位于臂架端部最危险位置时的工况进行有限元计算模拟,旨在满足桁架强度、刚度、稳定性的基础上,利用Ansys的优化功能减轻桁架质量。经过分析,优化结果较原设计方案臂架质量减轻了14.89%,优化效果良好,大大提高了设计的质量和效率,为折臂式塔式起重机臂架金属结构或类似结构轻量化设计提供了参考。     

基于APDL的圆管带式输送机桁架梁优化设计

利用Ansys参数化设计语言APDL建立了圆管带式输送机桁架梁结构的参数化有限元模型,用有限元方法对其结构进行受力分析,借助Ansys软件的结构优化模块,对其结构进行优化设计,对圆管带式输送机桁架梁的轻量化研究具有一定的实际指导意义。     

自动扶梯桁架结构的有限元轻量化分析

针对自动扶梯式电梯在安全性能和轻量化设计上的矛盾,首先,运用有限元方法计算了原设计中自动扶梯的结构强度和刚度性能,分析了原设计中存在的不足;然后,结合结构参数对性能影响的灵敏度分析,提出了结构改进设计的主要对象;最后,在改善结构强度和刚度性能的基础上,应用优化设计技术对电梯桁架结构的板材厚度进行了优化分析.研究结果表明,重新设计后的电梯桁架结构的强度提高了21.1％,刚度提高了24.6％,极大地改善了结构性能;同时,结构质量减轻了7.2％,取得了轻量化的效果.     

某空中平台空间管桁架结构设计及优化

空间管桁架结构具有整体性能好、抗弯扭、刚度大、内部空间大、节省材料等特点,因而广泛应用在大跨度的结构中。文中结合这些特点,论述了某空中平台空间管桁架的结构设计,利用有限元分析和试验测试相结合的方法,通过结构优化,实现桁架轻量化、刚强度好的设计目标。     

基于Midas/Civil的自动抹灰机非对称桁架优化设计与试验

针对初步设计的自动抹灰机横移导轨非对称桁架需要轻量化和减小挠度、扭转变形等问题,采用专业钢架有限元软件Midas/Civil与双因素无重复试验相结合的方法,分析了非对称桁架在静恒载作用下的挠度、扭转变形量和强度等。通过对不同型号的方形钢管的组合验证,得到符合自动抹灰机横移支撑桁架的结构。最后通过试验证明了该方法的有效性,在满足桁架轻量化的同时,提升了桁架抗弯扭性能。专业钢架分析软件的使用方便了设计者的操作,提升了工作效率,对自动抹灰机的桁架设计具有重要的参考价值。     

基于分段遗传算法的桁架拓扑优化设计

在飞机、汽车等结构优化设计中,为使桁架结构具备足够的强度、刚度和可靠性,并同时实现结构轻量化和过程高效率的目标,将遗传算法的运行过程分为"粗搜"和"精搜"两个阶段,对交叉概率(Pc)和变异概率(Pm)进行自适应设置,同时在桁架拓扑建模中引入罚函数去约束化。桁架结构的拓扑算例验证表明:该优化设计方法的迭代次数远小于简单遗传算法,证明方案实用可行。     

基于拓扑优化与正交试验的锚机机架轻量化研究

针对锚机大容量、小体积、长寿命的需求现状，将拓扑优化和正交试验法相结合对机架进行轻量化研究。根据静力学分析结果，建立以锚机机架结构柔度最小为优化目标的拓扑优化模型，对机架进行拓扑优化设计并对模型进行重构，接着对机架进行尺寸优化设计，通过ANSYS模拟正交试验，利用最小二乘法建立回归方程，进而得到机架优化的数学模型进行轻量化计算。对优化设计后的机架进行静力学分析，将分析结果与优化前的分析结果进行对比。结果表明：在满足机架强度和刚度要求的前提下，机架重量减小了15.27%，为锚机轻量化研究提供参考。     

二维桁架结构拓扑优化的特征线提取方法及算例分析

针对二维桁架结构拓扑优化结果面向工程制造的问题,提出了一种桁架拓扑优化结果的特征线(桁架杆件轴线)提取方法。基于渐进结构优化方法(ESO)对连续体结构进行拓扑优化,获得桁架结构的拓扑结构。根据桁架拓扑优化结果提取各拓扑区域的中心点坐标,基于桁架杆件的直线特征对拓扑区域进行区域划分,而后建立各拓扑区域的特征线数学模型。结合各特征线数学模型确定桁架杆件的节点,并引入节点合并的半径区域,建立了桁架各杆件连接节点位置的二次优化数学模型。最终,根据最优的节点位置得到了面向制造的桁架拓扑优化结果-特征线。采用3个经典算例,验证了该桁架拓扑优化结果特征线提取方法的有效性,为后续桁架结构的杆件截面优化提供了基础。     

基于拓扑优化的桥式起重机新型主梁设计

应用基于单元应力的渐进结构优化方法对某型号桥式起重机主梁截面进行拓扑优化,得到了矩形截面的桥式起重机主梁结构形式,随后采用变密度法(SIMP)对该主梁形式下的主、副腹板进行拓扑优化,根据拓扑优化结果,新型主梁主腹板仍然采用实腹结构,而副腹板则以桁架结构形式代替原有实腹结构形式,有限元计算结果证明,该结构形式在保证主梁结构强度、刚度条件下,可以大幅度减轻主梁重量。该新型主梁的设计方案为桥式起重机主梁轻量化设计提供了一种新思路。     

贵州国际山地旅游联盟总部大楼钢结构管桁架建模与优化

为减少用铜量,降低项目成本,对管桁架结构与尺寸进行优化.以贵州国际山地旅游联盟总部大楼的钢结构为研究对象,根据钢结构管桁架特点,对管桁架进行受力分析,以强度约束、稳定性约束与尺寸约束为条件,以管桁架体积为目标函数建立数学模型,运用MATLAB优化模块编写相应m文件,对管桁架数学模型进行求解.优化结果表明:管桁架平均直径...     

汽车结构轻量化的研究与进展

汽车结构轻量化作为节能减排的一种有效方法,对于改善能源与环境问题具有重要意义。首先对汽车结构轻量化的主要方法进行了总结,包括尺寸优化、形状优化、拓扑优化和多学科多目标优化;接着介绍了几种常用的优化算法:基因遗传算法、神经网络法和微粒子群算法等;然后分析了结构轻量化设计的主要技术难点;最后对汽车结构轻量化的发展进行了展望。     

基于响应面法的液压机械臂结构优化

为了减轻液压机械臂的自重，降低动力系统能耗，提高控制响应速度，文中采用基于响应面法的结构优化设计方法对某型机械臂进行轻量化设计研究。首先，选取机械臂板材厚度为待优化参数并使用拉丁超立方法进行试验设计抽样；其次，采用多项式拟合方法建立板材厚度和主臂最大米塞斯应力之间的响应面，代替有限元模型提高计算效率；最后，以主臂米塞斯应力为约束边界，以主臂轻量化为优化目标，采用蒙特卡洛法求解优化问题，得到最佳板材厚度。将优化后的参数输入到有限元模型中，验证优化结果的正确性。优化后，主臂总质量降低28%，达到了轻量化设计的目标。也为类似结构的优化设计，提供了良好工程案例。     

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。     

基于改进力密度法和非线性有限元法的索-膜-桁架天线形态优化设计

索-膜组合结构预张力会通过边界索力作用到支撑桁架上导致桁架变形，桁架变形又会改变索-膜组合结构的边界形状和预张力分布，这是索-膜-桁架之间的力-形耦合问题。针对索-膜-桁架天线中普遍存在的这种力-形耦合问题，提出了基于改进力密度法和非线性有限元法的形态优化设计方法进行解决。首先推导了索-膜组合结构的改进力密度平衡方程，利用力密度迭代方法确定边界固定时的索-膜组合结构初始形态，作为形态优化的初始值。然后推导了索-膜-桁架组合结构的非线性有限元平衡方程，并以索和薄膜预张力为设计变量、薄膜反射面的最佳拟合形面精度为优化目标、索-膜组合结构不松弛或褶皱为约束条件建立形态优化模型。最后通过对某口径5米索-膜-桁架天线和某口径20米的偏置索-膜-桁架天线进行形态优化设计仿真，验证了提出方法的有效性。设计完成的某口径5米的索-膜-桁架天线，实物模型测量取得了预期结果。     

对轻量型轿车座椅的研究

随着汽车材料价格不断上涨和油价节节高升，汽车企业围绕轻型零部件开发展开了日趋激烈的竞争。座椅作为汽车部件的重要组成部分，其轻量化也被提上日程。本文对某车型座椅建立有限元模型并进行轻量化设计，并分析了汽车座椅的安全性。通过合理的优化目标和约束变量得到座椅轻量化尺寸，经再次分析计算，轻量化设计的座椅质量减重11.2%，而且座椅轻量化后的强度完全满足国家标准的要求。