基于DADOS的某大型组合式压力机上横梁轻量化设计

为实现某大型组合式压力机上横梁的轻量化设计,本文通过对横梁的结构及工况分析,提取横梁结构的可优化参数,确定横梁结构约束及载荷,利用有限元法对其进行仿真分析,获取该横梁结构在静态载荷下的应力和变形情况。以横梁质量为优化目标,横梁最大应力和最大变形为约束,建立优化设计模型。为减少仿真次数,本文基于DADOS平台应用基于代理模型技术的优化设计方法,实现了压力机横梁的快速轻量化设计。     

抓取机械臂的强度分析和优化设计

以DOBOT Magician机器人机械臂为研究对象,为降低其质量,减少材料消耗,采用尺寸优化和拓扑优化相结合的方法对其结构的优化设计进行了研究。首先使用建模软件建立三组机器人小臂的参数化模型,将其导入Workbench中进行应力分析和弯曲刚度分析,对三组结果进行对比分析确定危险工况。然后以质量、变形和应力为目标参数对危险工况下小臂的参数进行灵敏度分析,得到对目标参数影响最大的参数,并以这些参数为设计变量,采用响应面优化方法和拓扑优化方法对小臂代理模型进行尺寸和结构优化。优化结果表明：在保障精度和强度的前提下,通过对小臂的轻量化设计,使其质量降低了32.8%,最大应力值降低了21.1%,最大变形减小了24.3%,弯曲刚度增加31.8%,成功实现了小臂的轻量化。同时,该研究也为类似的优化设计提供了一种可行的实施方案流程。     

某机动式雷达天线阵面结构优化设计方法研究

文中提出了机动式雷达天线阵面结构正向设计方法,对雷达天线阵面进行了轻量化设计.应用经典力学求解天线阵面在静力学工况下的最大应力和变形,将此作为优化约束条件,将阵面质量作为优化目标,建立天线阵面的数学模型,用遗传算法进行第1次设计优化,得到天线阵面的初始结构参数综合考虑静力学工况与动力学工况,进一步用ANSYS系统的APDL建立参数化有限元模型,进行第2次优化,得到天线阵面的结构参数.文中对某型号的机动式雷达天线阵面进行了正向设计,并将优化结果与该雷达现有设计结果进行了分析对比.结果表明该正向设计方法合理,轻量化效果明显.     

山地车车架结构灵敏度分析及优化设计

采用hypermesh软件建立山地车车架有限元模型,分析了车架在实验载荷工况下的等效应力和变形。使用hyperstudy和radioss计算了该模型在实验载荷工况下最大变形的灵敏度,并提出相对灵敏度绝对值较大的组件的弹性模量和厚度作为轻量化设计变量。在保证一定的强度、刚度条件下,按照高刚度、轻质量的要求对车架组件进行参数优化。根据优化后的参数,在radioss中对车架施加相同的载荷和约束,进行求解,优化后结果明显优于优化前方案。对于多参数结构优化问题,应用优化思路进行结构优化,能减小设计的盲目性和设计成本,加快新产品的设计开发。     

基于聚合代理模型的土压平衡盾构刀盘轻量化设计方法

针对现有盾构刀盘轻量化设计计算成本高、多依赖经验的不足,提出一种基于聚合代理模型的土压平衡盾构刀盘轻量化设计方法。通过熵权TOPSIS综合贡献度分析筛选出对刀盘质量、最大变形和最大应力影响显著的结构参数作为设计变量,采用加权径向基函数模型、Kriging模型和支持向量回归模型的聚合代理模型来拟合设计变量与最大变形和最大应力约束响应间的隐式关系。在上述基础上构建了土压平衡盾构刀盘轻量化设计模型,并以序列二次规划算法进行优化求解。有限元仿真实验结果表明,所提出的轻量化设计方法实现土压平衡盾构刀盘减重7.44%,且能满足刀盘应力和变形要求,轻量化效果良好。     

大型轮轨式天线方位座架优化设计

大型轮轨式天线方位座架是整个结构非常重要的部分,在结构布局合理且满足设计要求的前提下,尽可能轻量化以节约成本。文中利用ANSYS参数化设计语言将原始天线方位座架结构的三维模型转化为有限元模型,进行结构静力学分析。根据计算结果,建立大型轮轨式天线方位座架优化函数,利用ANSYS优化设计模块,对天线方位座架结构进行优化,寻求设计最优解。最终在满足应力、变形以及约束条件要求下,获得轻质量的天线方位座架结构。通过此次优化设计,实现了该天线方位座架轻量化设计,在其应力水平相当的情况下,质量减轻了5%,Z向最大变形减小了15%。文中的设计思路和方法可为实际工程应用提供有益参考和宝贵经验。     

基于参数敏感度分析的移栽机提升支架轻量化设计

在ANSYS-DM模块下对移栽机提升支架进行参数化建模,并对该支架进行危险工况下的有限元分析,结果显示支架结构原始设计的安全系数较高。通过对支架结构中17个驱动参数的敏感度分析,筛选出对支架质量及应力分布较敏感的参数,将其作为最终设计变量,确定支架优化设计模型;并基于响应面优化法对支架进行轻量化设计,经优化设计后,支架质量降幅达38.4%,最大等效应力降幅达42.2%,说明该优化方法的可行性和经济性;也为移栽机中其他类似部件的优化设计提供了参照与借鉴。     

热轧带钢轧后冷却倾翻支架结构分析及优化设计

为实现热轧带钢轧后冷却倾翻支架的轻量化设计,在对目前国内采用的主要设计结构进行结构受力分析的基础上开展了拓扑优化设计。首先利用UG建立倾翻支架的三维结构模型,然后采用ANSYS进行不同受力载荷工况下主要结构件的应力分布和位移变形情况模拟分析。结果表明,主动杆最大应力均集中在中间区域靠近中间轴的角点上,最大变形量发生在靠近液压缸的边缘处;立柱的最大应力发生在立柱底板上螺栓孔附近,最大变形量发生在施加力的作用面附近区域。最后针对主动杆和立柱进行了结构优化和验证分析,在确保优化前后应力值和变形量基本一致的情况下,主要结构的重量比优化前减轻了13%左右。     

面向渠灌区的新型钢闸门结构轻量化设计

为了实现渠灌区新型钢闸门结构轻量化,充分利用闸门材料承载性能,将ANSYS与试验设计软件Design-Expert相结合对闸门进行优化设计。采用APDL语言对ANSYS进行二次开发,建立闸门参数化模型。应用Design-Expert进行正交试验设计并运用ANSYS软件仿真,采用响应面法拟合应力、挠度和质量的数学模型。以应力和挠度为约束条件,闸门质量为目标函数进行优化。对某灌区闸门优化后结果表明:优化后闸门质量减轻20%,实现设计的经济性与可行性。该优化方法为改进闸门结构提供了理论依据。     

基于拓扑优化和Kriging模型的前中盾结构轻量化设计

前中盾是盾构机的重要部件,其结构尺寸大、服役环境复杂,因此,在保证结构强度的前提下进行轻量化设计至关重要。针对某型号泥水平衡盾构机的前中盾,通过拓扑优化和尺寸优化实现轻量化。对现有前中盾结构进行拓扑优化设计,并根据拓扑优化结果进行二次设计;针对二次设计后的前中盾结构,构建尺寸优化模型,利用正交试验和方差分析筛选出对性能响应(前中盾质量、最大变形和最大应力)影响较大的结构参数作为设计变量,并通过最优拉丁超立方采样和有限元分析获得45组样本点,由此构建设计变量-性能响应隐式关系的Kriging代理模型;通过序列二次规划算法对前中盾尺寸优化模型进行求解获得最优的尺寸参数组合。验证结果表明,前中盾经过拓扑优化和尺寸优化后,质量减小约30 t,降幅达3.1%。     

汽车尿素箱支架结构轻量化设计

为了使尿素箱支架结构在满足性能要求的情况下实现轻量化,利用有限元分析方法对尿素箱支架进行了强度分析,获得了支架的应力分布,并在此基础上对其进行了结构优化设计及强度确认计算。实验及计算结果表明:在满足强度要求的情况下,该部件实现减重3.36 kg(占比35.6%),较好地实现了部件轻量化目标。     

摩天轮结构有限元分析与优化设计

利用ANSYS软件对直径105 m、高120 m摩天轮进行了空载重力工况、偏载重力工况、满载重力工况、普通风载荷工况、冰雪载荷工况、50年一遇风载荷工况和地震载荷工况7种主要工况下的结构有限元分析。取构件的19个主要构件截面尺寸作为设计变量,以摩天轮结构总重量为目标函数,以材料许用应力为约束条件,用导重法对摩天轮结构进行了优化设计。优化设计后,摩天轮不含轿厢的结构重量从689.41吨下降到383.48吨,降重44.4%,各工况下安全系数均达到设计要求,实现了摩天轮结构的轻量化设计,验证了导重法应用于结构优化设计的优越性。     

基于稳健性多目标优化的微客尾门轻量化设计

针对微客尾门结构的轻量化设计问题,提出了一种基于稳健性多目标优化的尾门轻量化设计方法。首先通过灵敏度分析方法筛选出了对尾门性能贡献量较大的尾门零件厚度作为设计变量,并建立了尾门各个工况响应的近似模型,其次以尾门扭转刚度、下垂刚度、尾门前三阶模态频率和抗凹分析点为约束条件,以尾门质量最小和第一阶模态频率最大和弯曲刚度位移量最小为目标,利用NSGA-Ⅱ算法对尾门进行了多目标优化,通过蒙特卡洛模拟技术对尾门进行了6σ质量水平和可靠度分析,并进行了6σ稳健性多目标优化。最终结果表明:优化设计后尾门结构在满足各性能要求的情况下实现了轻量化,质量减轻了2.28 kg,且弯曲刚度和第一阶模态得到提高;同时尾门结构各工况性能的稳健性也得到改善,达到6σ质量水平。     

基于响应面法的动力电池包箱体轻量化优化设计

为了满足电动汽车电池包箱体高强度、轻量化的设计要求,提出了一种基于数值优化与有限元仿真相结合的动力电池包箱体轻量化设计方法.以电池包箱体各部件的厚度为设计变量,箱体质量最小化为优化目标,三种典型路面工况下箱体的最大等效应力、最大变形量和箱体结构的第2阶约束模态频率为约束条件,建立了箱体轻量化优化数学模型.利用Box-B...     

基于动态峰值力的客车车架轻量化研究

以某纯电动城市客车车架为研究对象,建立客车整车虚拟样机模型,选择满载弯曲工况与扭转工况对客车进行整车仿真分析,提取各工况各载荷动态峰值力,对客车车架进行参数化优化设计,并对优化前后车架进行对比分析。结果表明,优化后的车架减重12.73%,在扭转工况下最大应力为200 MPa,最大变形为7.45 mm,车架强度与刚度满足安全要求。     

小型电动汽车车架的设计与轻量化改进

车架作为电动汽车的主要承载结构,其强度和刚度在汽车总体设计中起着非常重要的作用,车架的轻量化研究也具有重要意义。以小型电动汽车为研究对象,设计一款车架,建立有限元模型,分析其在弯曲和扭转2种工况下的应力和变形,并对车架进行模态分析;根据分析结果,以轻量化为目标对车架进行优化,运用截面尺寸优化方法,通过改变梁的横截面面积和改变车架体积,最终实现车架的轻量化。结果表明,车架质量较初步设计减少了10.6%,强度和刚度均符合要求,车架的轻量化目标基本完成。     

折臂式随车起重机转台的拓扑优化设计

为了使折臂式随车起重机转台在最大应力不超过材料许用应力的前提下实现轻量化设计的目的,通过ADAMS软件仿真确定其极限工况,对转台进行静力学分析及拓扑优化。通过拓扑优化得到了理想的材料分布。基于优化结果调整转台结构,并对改进后的转台进行静力学分析。结果表明,优化后的转台能够满足实际的使用需求。同时,转台质量降低了12%,证明了优化设计的有效性和可行性,并为折臂式随车起重机的相关设计提供了一定的借鉴。     

195柴油机连杆有限元分析及结构优化

运用ANSYS软件对195柴油机连杆进行了三维有限元分析。得到了连杆在最大压缩力工况和最大拉伸力工况的应力、应变分布图和强度安全系数。根据分析结果,对连杆进行了优化设计,连杆的总质量降低了7.3%。计算分析结果能为连杆可靠性设计提供一定的理论参考。