基于Hyperworks的平衡轴支架拓扑优化设计

拓扑优化是一种根据载荷、约束及优化目标寻求结构材料最佳分配的优化方法,既可用于全新产品的概念设计,又可用于已有产品的改进设计;基于Hyperworks平台采用变密度法进行重卡平衡轴支架的拓扑优化设计,对优化后的重卡平衡轴支架进行有限元分析,将其应力分布、质量与原设计做比较;研究表明,经拓扑优化后的重卡平衡轴悬轴支架,应力大小大幅度减少,应力分布更加均匀,质量大幅度减少,实现了轻量化,为平衡轴支架结构的改进设计提供了重要的技术信息。     

基于Ansys Workbench的火箭支架结构拓扑优化设计

为降低火箭消极质量,以发动机支架为研究对象进行轻量化设计,基于Ansys Workbench软件,采用实体变密度方法,以结构柔度最小化和固有频率最优化为目标,对支架模型进行拓扑优化。经多个方案的迭代,最终以重构模型质量减轻35%达到轻量化设计目标,为火箭部组件结构设计提供参考。     

悬置支架强度分析和拓扑优化

在项目研发阶段用Abaqus对某轿车的发动机悬置支架进行强度分析,发现悬置支架不满足强度要求,通过拓扑优化的方法对其结构进行改进,在不增加质量的情况下,使悬置支架达到强度设计目标.     

基于OptiStruct的望远镜主框架拓扑优化设计

针对某航空望远镜主结构的重量过高的问题,提出了对航空相机望远镜主框架进行拓扑优化设计的方法.基于拓扑优化理论,在重力过载的工况下对望远镜主框架拓扑优化,以整个框架作为设计变量,以框架的体积分数和固有频率作为约束条件,选结构的柔度最小化为目标函数,建立拓扑优化模型.采用MSC.PATRAN/NASTRAN软件对航空望远镜拓扑优化结果进行仿真,分析结果表明,结构的重量减少了77%,结构静态刚度提高,动态刚度符合要求,温度变化环境下光学成像条件改善.     

基于复合AUVs的水声传感网拓扑优化机制

为提高网络拓扑的健壮性和自适应性, 基于拓扑重构思想提出基于复合自主式水下航行器的水声传感网拓扑智能优化机制来提高网络的连通性; 进一步, 在发现水声传感网拓扑结构形成的内在规律的基础上, 提出三角淡化关键节点网络拓扑优化方法, 该方法有助于提高网络抗毁再生能力. 最后通过仿真实验对比分析验证了所提出机制的有效性, 实验结果表明, 在牺牲约8.5%覆盖度的条件下, 抗毁性能提高约50%.     

基于子结构和模式重复的地铁车辆座椅支架 拓扑优化

针对地铁车辆座椅模型加载范围广和座椅支架结构对称的特点,在进行地铁车辆座椅支架拓扑优化时,采用SIMP理论建立数学模型,同时引进子结构和模式重复方法,优化得到符合设计要求的结构。对比结果认为：优化后的地铁车辆座椅支架质量减轻49%,地铁车辆整体的强度性能增强,可达到地铁车辆座椅支架轻量化的目标。     

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.     

某载货车电瓶支架断裂分析及结构优化

针对某载货车电瓶支架总成在整车道路试验中出现断裂的问题,在Abaqus软件中建立其有限元模型,进行强度计算校核,找出断裂破坏的主要原因,并提出改进建议.改进后的电瓶支架在试验中无损坏,并已经小批量投产.对电瓶支架总成进行减重,利用Abaqus软件的拓扑优化模块对电瓶支架进行拓扑优化,并对优化后新设计的结构进行计算.拓扑优化后新设计结构满足强度要求,实现减重2.93 kg.     

柔性变形机翼后缘拓扑优化设计

为了实现机翼表面的自适应变形和结构轻量化,将柔件机构引入到机翼后缘形状变化结构设计中.应用连续体拓扑优化技术,以实际位移与目标位移之间的偏差为目标函数,材料用量为约束,建立SIMP(solid isotropic material with penalization)密度刚度插值模型.采用Matlab编程对柔性机构进行了优化设计,并对不同参数下的优化结果进行了讨论,最后进行机构的仿真分析.研究结果显示该柔性机构能够实现预期的形状变化,证明了方法的正确性,为柔性机翼设计提供理论基础.     

基于MSC Nastran的某电机支架强度优化分析

采用有限元法对一款电机支架进行强度仿真和优化,将刚性单元和集中质量单元组合模拟负载质量连接,具有较高的计算精度和计算效率.强度分析结果表明,电机支架的端部支撑部件有应力集中现象,存在强度破坏风险.针对风险位置进行结构优化设计,使电机支架破坏的风险有效降低.     

某蓄电池支架开裂分析和优化

针对某车型蓄电池支架在路试过程中出现开裂的问题,利用有限元法对支架总成进行强度和模态分析,对开裂原因进行排查。分析结果表明支架总成1阶模态固有频率过低,且开裂位置存在较大的应变能集中,导致支架总成发生共振开裂。根据分析结果对蓄电池支架总成进行优化,其1阶模态固有频率明显提升,开裂处应变能集中情况显著改善。路试证明支架未再次发生开裂,优化后的支架总成满足车型开发要求。     

基于传递函数的汽车喇叭支架结构优化

针对某试验样车在喇叭工作状态下离合器踏板产生振动的问题,通过有限元分析和试验测试分别得出传递路径的加速度频率响应函数.通过NVH试验测得离合器踏板处的加速度频率响应,并与用有限元法计算传递函数得到的结果对比,二者吻合较好.在已有设计空间内优化喇叭支架结构,并比较喇叭支架优化前、后离合器踏板处的加速度频率响应.对喇叭支架优化后离合器踏板的加速度频率响应测试结果表明,离合器踏板振动问题基本消除.     

Topology optimization for minimum stress design with the homogenization method

This paper is devoted to minimum stress design in structural optimization. The homogenization method is extended to such a framework and yields an efficient numerical algorithm for topology optimization. The main idea is to use a partial relaxation of the problem obtained by introducing special microstructures which are sequential laminated composites. Indeed, the so-called corrector terms of such microgeometries are explicitly known, which allows us to compute the relaxed objective function. These correctors can be interpreted as stress amplification factors, caused by the underlying microstructure.     

最小位移类桁架连续体拓扑设计优化

为将拓扑优化中的柔度最小化问题拓展到一般位移最小化问题,用有限元划分设计域,采用类桁架连续体材料模型,并假设杆件在设计域内连续分布.将杆件在节点位置的密度和方向作为设计变量,将指定位置和方向的位移作为目标函数,采用基于目标函数梯度的优化准则法,通过优化杆件的连续分布场形成拓扑优化的类桁架连续体.该方法可结合结构力学的基本概念,选择部分杆件形成拓扑优化刚架.     

某车型发动机悬置后支架优化设计和疲劳分析

针对某车型发动机在振动强化试验中悬置后支架出现开裂的问题,建立悬置后支架有限元模型并进行应力分析,发现应力分析结果与试验结果一致,且原支架结构应力集中现象非常明显,主要分布在侧筋根部;用OptiStruct对悬置后支架进行拓扑优化设计,结果表明拓扑优化材料应主要布置在底部和侧筋.在此基础上,通过4种优化方案的对比得到质...     

基于声灵敏度的车身拓扑优化

为探讨板件结构对车内噪声的影响,建立某商务车的白车身有限元模型,分析其模态和车身声灵敏度,确定对汽车低频振动和噪声影响较大的板件;结合变密度法在整车环境下对板件进行减振降噪的拓扑优化,根据拓扑优化结果对板件进行结构修改. 优化后的车身声灵敏度曲线与原车身声灵敏度曲线相比,低频范围内的峰值都有不同程度的降低,表明结合整车动态响应的汽车板件结构拓扑优化可以有效降低车内低频振动噪声.     

微型磁通门铁芯结构的拓扑分析与优化

多孔铁芯有利于满足微型磁通门传感器降低功耗的要求,但不同的拓扑结构所取得的效果不同,对多孔铁芯结构进行了拓扑分析与针对性优化,并采用微机电系统(MEMS)工艺制备了不同铁芯结构的微型磁通门进行性能测试与对比验证.实验结果证明:优化后的铁芯结构能更好地降低微型磁通门传感器功耗,提高器件整体性能.