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。     

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。     

基于拓扑优化方法的回转器箱体结构设计

结构设计中引入拓扑优化技术在克服传统CAE设计过程创新能力不足的同时,也极大地提高了设计效率.论文以某钻机回转器箱体结构设计为例,基于拓扑优化技术,根据回转器工作位置及其部件的安装要求,给出其简易模型,随后对模型的几个受力部位进行详细的受力计算,并在划分网格后设定优化区域,利用变密度法对模型进行拓扑优化后得到概念模型.针对优化结果给出其整体三维模型,然后对新模型进行详细优化,最终得到了全新的模型结构.结果表明,拓扑优化后的结构不但工作空间小,强度能更好地适应设备工作要求,而且设计周期更短.     

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TOPO&DXVT的立式加工中心横梁复合优化设计

文章以VDBS65高速立式加工中心的横梁为例,提出了一种机床大件的复合优化设计方法.依托ANSYS软件现有的的拓扑优化(TOPOLOGICAL OPT)模块、变分优化(DESIGNXPLORER VTOPT)模块和静力分析(STATIC ANALYSIS)模块,分别对横梁进行了结构拓扑优化、尺寸优化和力学性能验证,具有一定的通用性.通过边界条件等效转化,将三维优化问题简化为二维,得到了清晰简洁的拓扑结构.通过尺寸优化在保证刚度的前提下实现轻量化设计,减重效果明显.论文的尝试对于高速移动部件的轻量化设计具有一定的借鉴意义和参考价值.     

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。     

闭式双点框架式机械压力机机身结构的拓扑-几何优化设计

以APE400闭式双点整体框架式压力机为对象,针对质量占比大且承载关键的机身底座和立柱,开展面向制造的机身结构拓扑-几何参数优化研究。分析了原压力机机身结构的静力学性能,明确了下模具与底座固定和滑动摩擦接触两种连接方式对其变形的影响,后者台面变形要大于前者,采用滑动摩擦接触模拟验证机身结构更为保守且更贴近实际。而后,采用变密度拓扑优化方法,分别获得了支撑模具的底座、机身侧立柱的材料拓扑构成,并根据实际板焊接制造工艺,建立了机身新型结构的参数化模型。最后,采用响应面优化方法进行几何参数寻优,对比了优化模型与原机型的性能指标。结果表明,当模具上台面变形差值在0.19 mm时能实现减重3130 kg,而与原机型的变形差值相同(0.26 mm)时能减重3803 kg,减重比达到18.46%,结构轻量化效果非常显著。     

日本压铸机的现状

由于压铸机压射力的增加和压射速度的提高,不仅改善了压铸件的质量,而且使其用途也得到扩大。特别是汽车工业中大量采用压铸件,更加促进了压铸机性能的提高和压铸自动化装置的系列化。因此,在进行开发新的铸造方法和生产技术时,应首先考虑压铸机开发。一、压铸机的使用情况 1.自动化的状况对日本81家压铸件生产厂的压铸机自动化装置(自动浇注装置、取件装置、自动喷涂装置)装备情况调查结果如表1。     

基于ICM拓扑优化的加工中心床身轻量化设计

为实现高速卧式加工中心床身的轻量化设计,以床身的质量最小化为目标,提出了基于ICM方法的拓扑优化模型。分别对床身进行了二维、三维拓扑轻量化设计,并对设计结果进行了可制造化处理,给出了床身优化后的仿真模型。基于有限元理论对新床身进行静动态性能分析。结果表明,在新床身具有良好的静动态性能的前提下,新床身比原床身质量减少了13%,实现了加工中心床身的轻量化设计。     

含微桁架填充的航空框梁结构拓扑优化设计

微桁架材料具有承载能力强、轻量化程度高、可设计空间大等特点,是航空结构设计应用中极具潜力的一类新型材料.在典型结构件中填充微桁架材料是实现轻量化的重要途径,而强大的拓扑优化技术提供轻量化设计思路.以典型航空框梁结构为研究对象,提出含微桁架填充的结构拓扑优化设计方法.首先对原有设计方案进行性能评估,获得进一步拓扑优化的性...     

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.     

基于拓扑优化与筋板布局的立柱轻量化设计

为了实现机床立柱结构的轻量化设计,对立柱进行拓扑优化研究,根据拓扑优化的材料分布结果设计了立柱的基本外形。根据立柱的外形特点,对比了5种不同类型筋板形式的单元结构,发现W形式的筋板结构材料消耗较少同时综合力学性能较优。选择W形式的筋板对立柱的外形结构进行布局及尺寸优化,得到了最终的立柱结构形式。对新的立柱结构进行有限元分析,结果表明,新设计立柱结构的质量减轻了8.3%,并且其静、动力学性能得到了不同程度的改善,实现了立柱结构的轻量化设计。     

基于EtherCAT的压铸机实时监控系统

通过压铸工艺和控制系统对比分析了压铸机实时控制要点,并设计一种面向压铸过程的EtherCAT主-从控制系统。主站在嵌入式ARM和μC/OS-Ⅱ系统的基础上构建EtherCAT通信,能在短时间内建立压铸工艺与实际生产的联系,较好的适应压铸过程。该系统结构灵活,兼容性强,其应用实现了对压铸过程的实时监控和远程管理。     

基于PLC的压铸机控制系统设计

针对传统压铸机的控制系统采用继电器控制、微机控制或者仅有简单手动控制的PLC控制特征,通过分析压铸机及其工作流程,进行了PLC控制器硬件选型和接线图设计、控制系统梯形图设计、抗干扰设计等,设计了一种包含手动控制、半自动控制、全自动控制三种控制方式和良好抗干扰特性的压铸机PLC控制系统,并对系统进行仿真软件调试和现场调试,调试结果表明该系统安全、可靠、高效。     

可靠性优化设计在压铸机合型缸活塞杆上的应用

运用机械零部件可靠性优化设计的方法,探讨压铸机合模油缸活塞杆的设计问题。提出了一种活塞杆的计算方法,可使活塞杆既工作可靠又自重较轻。     

工业机器人多目标拓扑优化设计

为了综合提高工业机器人的结构刚度、振动频率,降低结构质量,从而提高机器人整体的静动态性能,提出了一种基于多目标拓扑优化的机器人结构优化方法。该方法首先对机器人整机和部件进行分析,寻找机器人薄弱的零部件;然后对其进行多目标拓扑优化和模型重建,从而获得最佳的结构。将该方法成功应用于一款3 kg装配、搬运等多功能机器人的分析优化中,结果验证了该分析优化方法的可用性和有效性。     

基于DSP的压铸机测控仪设计

基于DSP的压铸机测控仪的设计,以TMS320F2812 DSP为核心,外围扩展了存储器模块、通讯模块、模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块和人机界面模块,充分利用了DSP速度快、运算能力强和硬件资源丰富的特点,对压铸工艺参数实时检测和对压铸工艺过程实时控制.     

基于组态软件的压铸机控制系统

介绍了组态软件的一般原理及压铸机的一些重要的控制参数,确定了软件需要完成的功能,通过设计相应的硬件电路和编制组态软件,实现了组态软件对压铸机系统的控制.     

基于嵌入式的压铸机控制系统设计

为提高国产压铸机的控制精度和智能化水平,采用32位CORTEX_M0+内核处理器为主控CPU,移植实时操作系统实现压铸机控制系统多任务管理。系统准确采集了工艺过程中开关和压力信号等参数后,各任务函数控制电磁阀及电液比例调节阀完成开关量和压射速度的调节,改善了信号采集和控制的精准度,提高了压铸机控制的智能化水平与铸件品质。