基于OptiStruct的闭式压力机组合机身的拓扑优化

通过拓扑优化寻找机身材料的合理布置,以闭式压力机组合机身为研究对象,利用SolidWorks建立机身的三维模型,然后导入到HyperMesh中,建立有限元分析模型。采用变密度法,以静力学分析为基础,定义材料的密度为设计变量,设置不同的约束条件和目标函数,通过Opti Struct求解器对机身进行拓扑优化。通过对比两种方案的优化结果,改进机身的结构,并对优化后的模型进行静力学和模态分析,验证了优化后的压力机机身符合实际使用要求。优化后压力机机身重量减少7.6%,实现了机身的轻量化,节约了成本,提高了企业的竞争力。     

基于变密度法深孔钻床主轴箱可靠性拓扑优化

以TBT-ML500深孔钻床主轴箱为研究对象,考虑随机因素的影响,通过基于变密度法的可靠性拓扑优化设计方法,进行了考虑可靠性和稳定性要求的结构轻量化设计。在传统拓扑优化的基础上增加概率约束,建立了应力和位移约束下的可靠性拓扑优化模型;以可靠性指标为约束条件,使用一阶可靠性法和Roenblatt逆变换将可靠性拓扑优化问题解耦为可靠性分析和确定性拓扑优化,最后进行变密度拓扑优化。算例分析结果表明：此方法在实现轻量化的同时更好地满足了实际应用中的安全要求,同时为深孔钻床其他基础件的可靠性拓扑优化提供了参考。     

基于变密度法的压铸机模板拓扑优化设计

针对当前压铸机合模机构中模板质量大、成本高的问题,结合工程实际应用情况,采用基于变密度法的结构拓扑优化和尺寸优化联合设计方案,应用Optisruct软件分别对定模板、尾板和动模板进行了优化,建立了相应的拓扑优化设计模型,定义了优化目标函数和约束函数,研究了约束体积分数和惩罚因子对拓扑优化结果的影响。通过与优化前的模板结构进行比较,3大模板的总质量由74.68 t减少为66.35 t,减重率达11.5%,且应力分布更加均匀。     

基于优化方法的钻机回转器关键部件改进设计

针对钻机回转器关健零部件立轴套、箱体结构上出现的问题,利用尺寸优化方法对立轴套轴段内外径、轴段长进行改进设计,利用拓扑优化方法对箱体体积进行优化改进设计,并对改进后的结构进行分析以验证其优化结果的合理性.结果表明,改进后的结构不但满足设计要求而且结构更加合理.     

基于变密度法的动载结构梁拓扑优化设计

自动化流水线中吊臂搬运是比较常见的一种运输形式,吊臂导轨的承重梁在运输货物时承受垂直向下且位置随时间周期性变化的重力作用,造成周期性变化的形变。此形变对整个装置的稳定性、安全性和寿命具有重大影响。对承重梁在运输货物时受力进行分析,以位置变化的动载作为约束,建立基于变密度法的拓扑优化数学模型;引入通用性强的优化准则,采用以卷积方程为基础的过滤器,消除由于棋盘格和网络依赖所造成的不确定性;借用MATLAB建立相应的数学模型进行拓扑优化,根据优化结果建立相应的三维模型,将模型导入ANAYS进行静力变形分析;将试验数据与仿真结果进行对比,验证了仿真结果的可信度和拓扑优化方法的可行性。最终设计在屋顶窗吊装搬运装置中应用效果良好,为此类承重梁结构设计提供了参考。     

基于ANSYS Workbench的钢模台车门架拓扑优化方法

分析了三峡大坝右岸地下电站尾水洞钢模台车的门架的约束和载荷.以台车的门架为例,进行了基于ANSYS Workbench的三维结构拓扑优化探讨.分析了其优缺点,提出了改变基体形状的方法,最终得到了较为合理的优化方案.     

基于拓扑优化的薄壁零件装夹布局确定方法

在复杂薄壁件加工过程中,合理的定位点配置可以有效降低加工变形。为了解决薄壁件定位支撑结构的优化设计问题,文章建立了以刚度为目标函数,体积为约束函数的拓扑优化模型。模型将夹具与工件看作同一实体,采取多组件多约束的拓扑优化方法,利用大型商用软件Ansys Work-bench中的拓扑优化设计模块对零件的定位支撑结构进行拓扑优化设计,并对不同支撑条件的变形仿真结果进行了比较,证明了拓扑优化方法在夹具设计中应用的可行性。     

基于拓扑优化的挤压铸造转向节轻量化研究

为了实现汽车车身的轻量化,建立铝合金转向节最大实体模型,运用SIMP插值模型进行多工况拓扑优化,并结合挤压铸造成形要求完成了铝合金转向节的结构优化。研究表明,各工况下转向节所受到的最大应力远小于屈服极限,并且质量较球墨铸铁减少60.9%。经T6热处理后,转向节本体取样的平均抗拉强度为311.03 MPa,屈服强度为252.13 MPa,伸长率为7.45%,力学性能均大于产品的规定值,满足产品性能要求。     

压铸机动模板的拓扑优化

运用ANSYS软件对压铸机的动模板在有限元计算的基础上进行结构拓扑优化,将不同体积约束下拓扑优化的结果进行对比,获得了模板在强度和刚度不变乃至增加的前提下材料的最优分布结构.按照分析结果所作的优化设计,最大应力减小6%,最大变形量减小3.78%,可以节省材料13.76%.     

基于PnP-ADMM的离散体结构拓扑优化

基于PnP-ADMM算法框架,提出了一种基于PnP-ADMM框架的离散变拓扑优化改进算法,旨在求解柔度更小的最优解。通过将PnP-ADMM框架推导目标函数和各约束的对应离散子变量的迭代式,采用敏度过滤的方法消除棋盘格,同时,应用移动限制策略逼近目标约束下的最优结构布局。通过MBB梁和悬臂梁算例实验,该方法计算得到的结构柔度与DVTOPCRA算法相比有明显下降,验证了该方法的可行性和有效性,为求解离散体结构最小化柔度提供了一种新的方法。     

开颅手术中面向低损伤制孔的钻头结构优化设计

为降低颅骨钻孔过程中的钻削温度与轴向力,通过有限元仿真软件ABAQUS建立颅骨钻削模型,探究麻花钻主要几何参数（顶角、螺旋角、腹板厚度与横刃斜角）对机械损伤与热损伤的影响规律。制备可减小机械损伤与热损伤的优化钻头,进行试验。结果表明：麻花钻最优几何参数为顶角96°、螺旋角38.802°、腹板厚度0.8 mm、横刃斜角131.018°;与优化前的钻头相比,优化后的钻头具有更低的轴向力与钻削温度。     

基于K邻近算法的连续体结构拓扑优化设计

以平面连续体为研究对象,建立了结构拓扑优化的数学模型,提出了新的结构优化方法.该方法利用K邻近理论进行结构优化的运算,给出了运算公式,定义了删除率以及进化率,并给出了计算实例,得到的结构优化结果与其他结构优化方法运算结果相近.结果表明K邻近理论结构优化方法是可行的.     

减速机箱体的结构优化设计与铸造工艺优化模拟

对有限元方法与拓扑优化方法等结构优化设计技术在减速器箱体结构的优化设计特别是在轻量化和低噪音设计的原理、应用及效果进行了概述;介绍了利用铸造工艺分析软件对减速器箱体的充型和凝固过程的模拟结果。结果表明,模拟结果可用来预测铸造缺陷的形成、大小、分布及成因。可以快速经济地优化铸造工艺,消除铸造缺陷,提高铸件质量,降低生产成本。     

同轴集成式宏微驱动器宏动结构的优化设计

以同轴集成式宏微驱动器为对象,以减小其宏动力波动值为目标,在建立其数学模型的基础上,采用COMSOL软件对其结构参数进行优化。通过仿真不同宏动位置时宏动力输出情况,得到5个不同参数对该驱动器宏动力稳定性的影响程度。利用正交试验方法设计出最佳的优化方案,并进行试验验证。结果表明：5个因素对宏微驱动器稳定性影响的强弱程度依次为永磁体厚度d_y、宏动线圈厚度d_x、气隙大小q、宏动线圈长度L_x、永磁体长度L_y;当d_y=4.5 mm、L_y=138 mm、q=5 mm、d_x=5 mm、L_x=107 mm时,宏微驱动器的输出性能最佳。     

铁路货车铸件用模具芯盒框结构优化设计

利用Abaqus软件Atom模块,采用变密度法在体积约束下对铁路货车铸造金型模具芯盒框进行结构拓扑优化。以拓扑优化的结果作为芯盒框结构的设计依据,运用逆向工程技术对芯盒框进行逆向重构。结果表明,在保证强度要求下,采用拓扑优化方法使得芯盒框减重21.8%,对进一步铸造模具及其部件的优化设计提供参考。     

基于响应曲面法的热熔自攻丝工艺参数优化

为缩短热熔自攻丝工艺的连接时间,以铝合金材料E170和SF36为研究对象,使用响应曲面法(RSM)设计试验,建立了拧紧扭矩、减速阈值、拧紧转速3个工艺参数与热熔自攻丝工艺拧紧阶段时间之间的二阶响应曲面模型。通过分析该模型的二阶响应曲面,得到3个工艺参数对热熔自攻丝工艺拧紧时间的影响规律。采用Minitab的响应优化器对拧紧时间进行最小值优化,得到一组最优参数。对比试验表明:使用优化参数后,接头力学性能基本不受影响,但拧紧时间只有原来的46.6%,优化工艺参数有效。     

船用液压舵机故障模拟实验平台的研制

对船用液压舵机故障模拟平台的建设目的进行详细的阐述,并简要介绍了故障模拟平台的设计要求、基本结构和工作原理。经过长时间实验验证,该平台运行可靠,可满足液压舵机实验研究和教学演示要求。该平台为学校教学、科研提供了一种新的实验手段。     

基于拓扑优化的深孔钻床主轴箱的结构重构

为有效提高深孔钻床关键件的动态性能并减轻其质量,运用有限元分析和拓扑优化相结合的方法,对Z8016深孔钻床主轴箱进行了结构优化设计.利用Pro/E对Z8016主轴箱初始结构进行了三维建模并导入HyperMesh进行模态分析;根据变密度法的基本思想,建立以箱体结构的相对密度为设计变量、以一阶固有频率最大化为目标函数、以体积分数(质量)为约束条件的拓扑优化模型,并以HyperWorks/OptiStruct软件为工具,对其进行拓扑优化,得到了主轴箱材料的最优分布图;根据优化方案对初始结构进行了重构设计.研究结果表明:改进后的主轴箱结构,一阶固有频率提高了6.71%,质量减少了6.85%,动态特性满足设计要求,从而为深孔加工机床中其他关键部件的结构优化提供了参考.