基于加权欧式距离法剥线机刀架多目标拓扑优化设计

基于加权欧式距离法将护套线剥线机主传动机构刀架进行多目标拓扑优化设计,建立了静态多刚度拓扑优化数学模型、模态固有频率拓扑优化数学模型和刀架多目标拓扑优化数学模型,通过有限元法对主传动机构刀架进行了优化改进,改进后其质量减少了约14.3%,提高了一阶固有频率和刀架静刚度,优化效果明显.     

基于折衷规划的汽车悬架摆臂多目标拓扑优化设计

基于SIMP变密度法和带权重的折衷规划法相结合的多目标拓扑优化设计方法,以汽车极限行驶多工况下的刚度和固有频率为目标函数,并将多刚度拓扑优化目标函数采用折衷规划定义、固有频率采用平均频率法,对某客车悬架的摆臂结构进行多目标拓扑优化设计,得到同时满足静态刚度和动态频率要求的汽车悬架摆臂的拓扑优化结构,并采用惯性释放方法对悬架摆臂进行载荷和应力分析验证。     

基于拓扑理论的超高速摄影仪转镜结构设计

提出基于连续体拓扑优化设计理论的转镜结构拓扑描述方式和材料插值模型,利用有限元理论和方法,建立转镜各向同性惩罚微结构单模态拓扑优化插值模型,对转镜的第1阶固有频率进行最大动刚度拓扑优化数值分析,并根据转镜伪密度分布图,修改原有转镜结构.通过对修改前后转镜模态进行数值分析与试验发现,转镜第1阶固有频率由原来的713.6 Hz提高到821.4 Hz,第2阶固有频率值增加48%,第3阶固有频率值增加50%,其他各阶固有频率都有明显提高.试验结果和数值解在误差范围内保持一致.     

微米光栅加速度计机械性能研究

介绍了一种微米光栅加速度计及其原理,分析了此加速度计采用的双端固支梁结构的机械性能.利用ANSYS建立其三维实体有限元模型,对在惯性载荷作用下的双端固支梁的机械灵敏度进行了模拟,并对双端固支梁结构进行了模态分析;讨论了各参数变化对灵敏度、固有频率等主要指标的影响程度,并优化了机械结构参数,达到了优化设计的目的.     

以固有特性为目标函数的振动筛结构形状优化设计

用板、梁单元建立振动筛的有限元模型,并进行模态分析,得到筛体的固有频率及振型。采用灵敏度分析的方法,确定对结构固有特性影响较大的灵敏因素,由此结果对振动筛进行以固有特性为目标函数的结构形状优化设计。优化后振动筛的第一阶固有频率提高了5.58%,固有频率远离激励频率,满足强度要求。     

末端执行器切割机构的有限元分析及优化设计

为验证末端执行器切割机构设计的合理性,以减重为目的进行优化设计,根据实际工况,对切割机构进行了有限元分析。以减重为目的,将扇形齿轮更换为密度较小的尼龙件,并对其结构进行了拓扑优化设计。结果显示：优化后比优化前的扇形齿轮质量减小87.6%,切割机构的质量减小50.4%;优化后扇形齿轮的最大应力为27.5 MPa(小于屈服应力),应变为0.013 mm(能满足使用要求);优化设计使切割机构的前4阶固有频率都显著提高,且第一阶固有频率提高了155%,大于振动频率;优化设计的切割机构在正常使用中不会产生共振,优化效果显著。切割机构的有限元分析和优化设计,为苹果采摘机器人的研究提供了理论参考和依据。     

石英振梁加速度计关键结构优化设计技术

为满足石英振梁加速度计高动态性能的要求,对其关键结构石英谐振器进行优化设计分析．在总结 结构优化设计的数学描述以及模型建立的原则基础之上,用模态分析理论和有限元软件工具,构建结构隐式 约束函数,给出生成分析文件,定义优化变量,设置了与优化有关的具体步骤,分析各设计变量的变化规律及 影响．结果表明,结构优化后,尺寸比较合理,满足设计目标,石英振梁加速度计中的单个摆片的标度因数值 提高了16%,改善了加速度计的性能     

喷浆台车机械臂的静动态特性分析及拓扑优化

针对国内喷浆台车需求量日益增长而其机械臂动静态性能不良的问题,对喷浆台车机械臂建立了有限元模型,对其进行了模态分析。为改善喷浆台车机械臂的静动态性能,以柔度最小作为优化目标,以油缸连接板质量体积分数和机械臂所受应力作为约束条件,对原机械臂进行了拓扑优化,并根据拓扑优化的结果对原喷浆台车机械臂进行了重新设计。优化结果表明,优化后的新机械臂质量减少了37 kg,减少了约8%的质量;第一阶弹性模态固有频率由81.23 Hz提高到89.09 Hz,最大应力在规定工况下降低9%。由上述结果可看出,喷浆台车机械臂大臂结构综合静动态性能得到了较大的提升改善。     

骨架式车身多材料及梁截面形状和尺寸优化

针对骨架式车身提出一种以材料类型、梁的截面形状和尺寸为离散设计变量的结构优化方法。基于某概念骨架式车身,以其总质量、制造成本、多种载荷工况下指定点的位移和结构中的最大轴向应力均最小,而以第一阶固有频率最大为目标函数,进行多目标优化。使用改进的第三代非支配排序遗传算法求解该多目标优化问题,并且综合考虑了轻量化设计、制造成本及结构性能因素,最终筛选出合理的设计方案。优化结果表明:相较于单一的离散尺寸优化,本文提出的考虑多种类型设计变量的结构优化方法,使轻量化设计效果更加优异。     

基于正交建模的空间柔顺构件多目标优化

为满足超磁致伸缩材料精密加工异形孔的刚性、稳定性等要求,根据材料驱动特性对空间柔顺构件多个性能参数(驱动刚度、抗扭转刚度和一阶固有频率)进行优化设计,给出一种基于正交仿真试验和遗传算法的多目标优化方法.该方法通过主结构离散参数值的正交排列组合和有限元仿真获得两者的映射试验表,再采用回归拟合的方法建立各性能参数与主要结构参数的优化模型,经多目标遗传算法获得一组最优解,使柔顺构件弯曲变形量、扭转变形量、一阶固有频率分别为51.6um、3.3um、849.7 Hz,满足超磁致伸缩驱动特性和异形孔精密加工的要求.