基于ANSYS的自动校直机机身优化

以现有的某门型轴类零件压力校直机为基础,对门型校直机的机身进行了优化。首先利用SolidWorks建立了自动校直机的三维模型,再利用ANSYS Workbench对模型在极限工况下进行静力学仿真分析,以验证机体是否满足工况要求。仿真结果显示,机身强度满足要求,但刚度不足。为此对机身的厚度和结构进行了合理的改进,并使其满足轻量化设计的要求。对改进后的结构进行了仿真分析,并将优化后的结果和之前结果进行对比,分析结果表明结构改进后的机身重量降低且强度和刚度均满足要求。     

一种平流层飞艇吊舱结构设计与分析

通过对飞艇吊舱结构特性的分析,在对材料选取、结构布局和结构细节设计等方面进行综合优化设计。采用有限元分析和静力试验对优化后的吊舱体结构进行静强度、刚度验证。结果表明优化后的飞艇吊舱满足强度、刚度设计要求。     

双向协调加载连接装置结构优化设计

双向协调加载连接装置是地铁门系统综合检测台架上的重要构件,其强度与刚度十分关键。运用H yper M esh软件对装置模型进行了静力分析。根据分析结果进行尺寸和拓扑两级优化,第一级采用尺寸优化;第二级在第一级的基础上进行拓扑优化,并对优化后的模型与原模型进行了性能参数对比研究,结果表明:优化后结构不仅满足刚度和强度要求,而且使材料质量减少约49.9%,达到了结构优化设计的目的。     

离合器操纵机构扭转弹簧参数优化

为了评估某品牌汽车离合器性能,构建了离合器系统台架测试平台,通过模拟离合器系统在整车上的安装状态进行测试,得到踏板特性曲线及相关试验数据。针对台架测试中出现最大踏板力过大、预紧力过小、踏板下降力过小等问题,对离合器操纵机构进行力学建模,并分析影响离合器性能的相关因素。从工程实用的角度提出优化扭转弹簧的结构参数来改变踏板力学特性,保证离合器系统满足性能要求。对扭转弹簧进行运动分析并建立其力学模型,以扭转弹簧能够达到最大助力效果为原则,优化扭转弹簧安装角度;根据离合器设计约束条件,以扭转弹簧疲劳安全系数最大为目标函数,优化弹簧线径、中径、臂长和圈数等参数。将改进后的扭转弹簧重新装入踏板总成,通过测试平台验证了优化方案的可行性和合理性。     

基于ANSYS的连续式液压装载机底盘车架结构改进

为了解决连续式液压装载机构件体积大、下井不方便的问题,将传统的一体式底盘车架结构改进成分开式底盘车架,然后利用ANSYS软件对底盘和车架分别进行有限元分析,校核其结构强度和刚度,并进行二次改进及对比分析。结果表明:改进后的底盘车架满足结构强度和刚度要求,同时使装载机最大构件体积缩小了45%,有效地解决了下井不方便的问题。     

基于拓扑优化的天线座叉臂结构设计

针对某雷达天线座叉臂结构刚度不满足设计要求的问题,提出了将连续体结构拓扑优化方法应用到叉臂结构优化设计中,通过优化,确定满足刚度要求、重量最小化的叉臂结构中材料的最佳分布形式,并以此为依据对原设计方案进行了改进设计,仿真结果表明,改进后的叉臂结构刚度得到明显提高.     

中小型汽车起重机车架结构多学科优化

在Hyperworks软件中建立汽车起重机车架有限元模型,经过静强度和模态分析,其最大应力值大于材料的屈服极限值,经结构改进,车架静强度远小于材料的屈服极限,低阶模态值较低,影响乘坐舒适性。为解决改进后起重机乘坐不舒适性,建立以车架强度、刚度和振动模态等学科的多学科优化设计,采用响应面方法构件各学科结构响应的近似优化模型,最后将响应面近似模型导入ISIGHT优化软件,并用多岛遗传算法对车架进行协同优化。结果表明,车架质量减少129kg;车架的强度和刚度均满足材料要求;振动模态有所提高,达到了起重机工作状态下乘坐舒适性和车架轻量化的目的。     

基于ANSYS的梳齿塔库提升平台结构优化设计

根据梳齿塔库提升平台的需求,建立三维实体模型,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对提升平台进行静力学分析,分析结果显示其强度和刚度均满足设计指标要求。基于建立的提升平台模型,以梳齿结构为优化对象,构建Kriging响应面模型,运用多目标遗传算法获得Pare to前沿解集,进而得到优化的梳齿结构并进行偏载工况验证。验证结果表明,有限元仿真分析、响应面模型和多目标优化算法的结合应用,能够保证提升平台在满足强度和刚度的情况,快速确定关键受力构件的合理结构尺寸,实现提升平台的轻量化设计,降低制造成本。     

基于参数化建模的制动踏板结构优化

针对某车型进行综合道路可靠性试验时出现的制动踏板刚度、强度不足问题，基于参数化建模方法，参考对标车型结构设计，提出四种制动踏板结构优化方案。应用OptiStruct有限元分析软件对四种结构优化方案进行刚度、强度、疲劳寿命等仿真，结合布置和工艺，确定最优方案。通过台架试验和综合道路可靠性试验，验证最优方案的可靠性，由此解决制动踏板刚度、强度不足问题。     

拓扑优化在铝合金钳体优化中的应用

以某SUV车型盘式制动器钳体为研究对象,从使用轻量化材料和结构优化两个方面对钳体进行了轻量化分析.首先,用CATIA建立了钳体的三维模型,在HyperWorks中建立了其仿真模型,并进行了刚度和强度分析,得到了其应力云图和位移云图.使用铸造铝合金材料对钳体进行了轻量化分析,发现其并不满足刚度要求后,对铝合金材质的钳体进行了尺寸改进,为了确定合理的改进尺寸,选取了5组尺寸数据并进行了建模和仿真对比;其次,基于变密度法,建立了钳体拓扑优化的数学模型,对钳体进行了拓扑优化,确定了铝合金材质钳体的合理结构,并在CATIA中重建了优化后的模型,对重建模型进行了静力分析,得到了优化后钳体的应力、位移云图,证明优化后的钳体满足刚、强度要求,且质量下降到原来的43％.最后,对原始钳体和最终优化钳体进行了疲劳寿命分析,验证了优化后钳体的合理性.     

某重型卡车驾驶室顶部强度仿真分析

基于有限元前处理软件Hypermesh、LS-DYNA,对某重型卡车驾驶室进行有限元建模、求解、分析。按照EC-ER29-02验证该驾驶室顶部受压时是否满足法规规定的强度要求。仿真结果表明,驾驶室顶部受压后的变形情况完全符合法规规定要求,根据仿真实验结果对应力集中及承受载荷能力较弱构件提出了改进意见,使驾驶员在翻车事故中有足够的生存空间。     

客车侧翻中的车身骨架刚度匹配研究

提出刚度匹配方法进行客车侧翻安全性结构设计(Rollover-Stiffness Matching Design,R-SMD),使得客车能够满足客车上结构强度法规要求。在研究中总结了客车耐侧翻碰撞的相关理论,并提出了客车侧翻安全设计中的刚度匹配具体改进建议。为了验证其正确性,建立了客车中段骨架刚度匹配优化有限元模型并进行了试验,结果表明经过合理刚度匹配后侧立柱的碰撞变形量和变形模式都有了较为显著的改善,满足了ECE R66侧翻安全法规要求,可以在生产实际中为大客车的侧翻安全性设计提供有益借鉴。     

基于SIMULINK的离合器踏板特性仿真研究

根据离合器液压操纵系统的结构组成,分析系统力和行程的动态传动过程,建立了动力学微分方程,在Matlab/Simulink环境下建立了不同主缸弹簧刚度和活塞面积,油液阻尼参数下的离合器液压操纵系统仿真模型,导入膜片弹簧小端的力和行程进行仿真,得到在踩下踏板和松开踏板过程中,踏板力和踏板行程随时间的变化曲线。仿真结果为离合器操纵系统的设计改进提供了新的理论方法。     

重型载货汽车离合器壳体失效分析和设计

详细阐述了重型商用车离合器壳体工作条件和壳体失效特征;利用金相显微镜、能谱仪等现代分析仪器分析了离合器壳体的金相、硬度和化学成分;同时,利用有限元软件对壳体强度和刚度进行了仿真,有限元方法仿真结果与离合器壳体实际破裂处相吻合;研究结果表明离合器壳体在弯距的作用下,应力集中处产生的裂纹导致了壳体损坏;利用结构拓扑优化方法对壳体悬置处进行了结构优化,根据拓扑优化结果设计出新的离合器壳体结构,并对新结构进行强度校核,结果表明离合器壳体优化结构合理。     

基于Inspire软件的汽车踩踏板材料及结构轻量化设计

汽车踩踏板主要包括加速踏板、制动踏板和离合踏板,采用轻量化设计可减轻踩踏板质量,降低汽车能源消耗。文中采用Altair lnspire软件对汽车踩踏板施加约束载荷进行优化设计,选用轻量化铝合金材料,确定踩踏板最佳几何结构后对模型进行重构,通过有限元分析踩踏板结构优化前后的强度,结果表明汽车踩踏板优化后结构满足工况要求,可实现减重30%。     

基于梁单元和板壳单元混合建模的折叠椅轻量化设计

为增加折叠椅骨架材料利用率,减轻折叠椅质量,降低折叠椅生产成本,以某款折叠椅为研究对象进行轻量化设计。对折叠椅进行梁、板壳单元混合建模,应用有限元分析方法获得折叠椅在极限姿态下的应力分布。在此基础上,以折叠椅主要构件的截面尺寸为设计变量,以强度、刚度为约束条件,以折叠椅质量最轻为优化目标,对其进行结构优化设计,优化后折叠椅的质量减轻了40%,经极限姿态下的静态特性验证表明其满足强度和刚度要求。     

航天器整流罩结构优化设计

航天器整流罩作为飞行器的重要部件,设计时要保证其具有足够的强度、刚度和稳定性,为了提高结构效率,结构重量还要尽可能轻,这些要求增加了结构设计的难度。某航天器整流罩结构原始设计方案稳定性不满足设计要求,采用传统方法进行了改进设计,改进后结构强度和稳定性满足设计要求,但结构质量效率不高;同时采用OptiStruct优化技术对整流罩进行总体尺寸优化,给出了最优结构尺寸,相比传统改进设计方法,经过优化后的整流罩结构满足整体强度、刚度和稳定性要求,同时重量减轻15%。     

面向汽车轮毂轻量化设计的组合优化方法

为了达到汽车轮毂轻量化目的，提出了一种将轮毂的概念设计和详细设计相结合的轻量化设计方法。在概念设计阶段，建立三维几何模型和数学优化模型，以轮毂的柔度最小（刚度最大）为目标，体积分数作为约束，利用变密度拓扑优化方法得到轮毂材料的最优结构；在详细设计的阶段，对拓扑优化后的轮毂结构进行二次设计，对二次设计后的轮毂进行有限元仿真验证和尺寸优化。尺寸优化时，为了解决计算量大和优化效率低的难题，引用拉丁方实验采样和多项式响应面技术，在满足轮毂许用强度的前提下建立轮毂的近似模型。最后利用改进的进化算法寻优得到轮毂的最终结构参数并对其进行强度仿真验证。结果表明，经过两次优化后的轮毂在满足强度的条件下，质量减少了20.94%。     

某车型正面偏置碰撞中油门踏板问题优化分析

某车型在64 km/h正面40%偏置碰撞试验中,出现油门踏板断裂问题,对乘员保护不利。对其产生原因进行分析,主要为油门踏板支架自身强度偏低和油门踏板安装点位置抗断裂能力偏低所引起的。针对该问题,通过优化油门踏板支架结构和调整油门踏板安装点底座的材料,使得油门踏板支架强度和安装点位置的强度得到提高。运用Hyperworks及LS-DYNA软件进行仿真分析,结果表明:优化后踏板支架的强度得到明显改善,变形量减小了5 mm。经过实车试验验证,乘员的小腿伤害也得到改善,小腿部位得分提高1.2分,因此油门踏板位置的优化对乘员起到很好的保护作用,说明所提的优化方案合理。同时,运用CAE软件进行优化分析可以有效缩短开发周期,节约成本。     

基于层次分析法的结构改进设计及强度分析

针对某型飞机主起落架关键结构已经出现的裂纹问题,对结构的强度、刚度、灵敏度及权重进行了研究,提出了结构薄弱部位的改进设计方案并进行验证。首先对飞机主起落架关键结构建模进行强度仿真计算,分析得到结构中最薄弱部位与实际裂纹位置较一致,然后对其薄弱部位采用灵敏度分析方法分析各指标灵敏度并对比找出主要影响设计变量,基于层次分析法对其关键指标进行权重选择,建立优化模型计算得到最佳改进方案,最后利用计算得到的优化值进行建模仿真验证其结构强度。结果表明,对改进后的结构进行强度分析,结构质量增加了1.41%,应力、应变各减小43%,应力集中现象得到明显改善,结构改进效果良好。