基于非线性拓扑优化的汽车变厚度保险杠耐撞性设计

结合非线性拓扑优化方法和连续变厚度轧制技术对汽车保险杠横梁进行了耐撞性设计。推导了基于板壳厚度插值的非线性吸能灵敏度公式,并把灵敏度约束在轴向与周向上。应用该方法对三点弯工况下的保险杠进行优化设计,最终确定了保险杠的厚度分布。优化结果表明,等质量情况下,对比均匀厚度的保险杠,具有连续变厚度（TRB）结构的保险杠吸收能量值平均提升了近30%。     

基于实验设计的城市客车车架多工况稳健设计优化

针对某城市客车模型,将实验设计、6σ稳健设计与多工况优化设计相结合,提出一种高稳健性且减轻结构质量的方法。该方法先通过最优拉丁超立方方法筛选出对车架质量、应力、变形等具有较大的影响变量作为优化尺寸变量;分别针对各工况进行确定性优化并分析结果可靠度;将结果可靠度较低的工况进行6σ稳健优化设计;最后对车架进行基于概率考虑的全工况优化设计。对某城市客车模型多工况稳健优化设计的结果表明,该方法在考虑了多工况和车架优化结果可靠性满足设计要求的基础上,有效提高稳健性,减轻其结构质量。     

基于双响应面模型的碰撞安全性稳健性优化设计

建立稳健的车体耐撞结构是提高汽车碰撞安全性的有效途径.传统的耐撞性优化设计,由于忽视制造工艺、材料特性和边界条件中存在的不确定因素,导致汽车碰撞安全性能不够稳健.近年来,稳健性设计得到广泛的关注,并在汽车工业中得到应用.将稳健性设计方法应用到汽车碰撞安全性设计中,以某轿车的前纵梁为研究对象,运用双响应面方法对其进行稳健性优化设计.采用拉丁超立方抽样(Latin hypercube sampling,LHS)方法和最小二乘方法创建碰撞响应的二阶多项式双响应面模型,将材料特性作为不确定性因素.稳健性优化后,对前纵梁碰撞性能的稳健性与优化前进行对比分析.分析结果表明,该稳健性设计方法精度较高;经稳健性优化后,前纵梁碰撞性能的稳健性获得了显著提高,且质量减少了3.32％.     

一种轿车前保险杠曲面设计与质量评价

针对某型轿车前保险杠曲面的结构特点,提出了一种基于CATIA V5的快速建模与曲面质量评价方法。该方法首先将前保险杠划分为主特征和附件特征,然后应用CATIA V5提供的多工作台混合建模功能,创建了轿车前保险杠的三维数字化模型,最后结合A级曲面的定义与评价标准,应用多种曲面质量分析方法对前保险杠曲面质量进行了评价。结果表明:该轿车前保险杠曲面达到了A级曲面的各项要求,进而可为后续的轿车前保险杠系列化与优化设计提供可靠的理论依据。     

基于MSRE的机械产品质量特性稳健优化设计方法

为了解决产品质量特性优化设计过程中设计参数发生变差时,最优解变为违反约束条件的不可行解的问题,对产品质量特性的稳健性和稳健性度量进行了分析,建立了基于最小灵敏域估计的产品质量特性稳健优化数学模型,提出了多目标产品质量特性稳健优化设计流程。根据该模型,采用广义差分多目标进化算法求得多目标质量特性稳健优化问题的Pareto稳健优化解集,并使用基于模糊集合理论的方法选择出最优解。在满足产品质量特性设计要求的前提下,优化产品质量特性,提高产品质量特性性能对设计参数变差的稳健性。最后,应用该方法对高速工业平缝机挑线机构进行质量特性稳健优化设计,证明了该方法在工程应用中的正确性与高效性。     

基于组合近似模型的可靠性优化方法在行人柔性腿型碰撞中应用研究

当行人与车辆发生碰撞时,车身最前端的部件将直接与行人下肢腿部发生接触,其设计是满足行人下肢保护要求的关键。然而针对传统要求的基于刚性腿型行人保护车辆前结构设计方法,在应对柔性腿型行人保护要求已呈现明显的局限性。为了提高保险杠结构的柔性腿型保护功能,结合试验设计技术、组合近似建模技术、多目标优化算法和可靠性分析方法,以行人腿部的伤害值最低为优化目标,对车辆前端结构参数进行可靠性优化设计并对优化结果进行试验验证。研究结果表明:优化后的车辆前端结构与原设计相比,行人柔性腿型保护功能得到明显提高,为车辆前端结构的设计与开发提供有效的参考。     

地坑式架车机稳健优化设计

针对传统优化设计忽视不确定因素对产品性能和质量的影响,将近似模型技术、蒙特卡洛模拟法、可靠性分析和6σ质量设计相结合,对地坑式架车机进行6σ稳健优化设计。分析结果表明,与传统确定性优化相比,该方法不仅能使地坑式架车机的结构自重降低16.79%,而且降低了优化结果对优化参数波动的敏感性,同时大幅提高了各参数的σ水平和可靠度,因此极大地提高了架车机的可靠性和稳健性,为地坑式架车机的设计及优化提供理论指导,具有较高的工程实际应用价值。     

基于拓扑优化与6σ稳健性的检修工装支撑座轻量化设计

为了充分发挥踏面制动单元(TBU)检修工装支撑座的轻量化潜力和提高优化设计的可靠性与稳健性,提出将拓扑优化与6σ稳健性优化相结合的优化策略。通过基于变密度法的拓扑优化设计,提取支撑座的拓扑结构。基于中心组合试验设计方法和有限元数值模拟技术建立系统的响应面模型。基于该模型建立支撑座的6σ稳健性优化设计模型,并采用序列二次规划法进行优化求解,利用均值一次二阶矩法获得优化结果的可靠度并转化为相应的σ水平。结果表明,优化后的支撑座各设计变量、强度和刚度的可靠度均为1,均达到了8σ水平,减重率达67. 0%,轻量化效果显著;且与拓扑优化后对其进行传统的确定性轻量化设计相比,该方法不仅使支撑座的强度和刚度得到了增强,而且还提高了优化设计的可靠性、强度与刚度的稳健性和重量的一致性。证明了该方法的有效性。     

基于性能稳健偏差的区间型参数稳健设计优化

提出了基于系统性能稳健偏差的稳健设计优化方法。该方法针对区间型参数非梯度性能函数的稳健设计问题，应用性能稳健偏差概念评估目标性能函数和约束性能函数的稳健性，形成了三层次稳健设计优化模型：①搜索优化设计点；②迭代策略搜索设计点的目标函数和约束函数的稳健偏差；③优化寻求给定性能偏差所对应的稳健性指数。该方法可获得同时满足约束条件和目标值稳健性要求的优化设计，并输出目标值及其稳健偏差。用三杆桁架结构稳健设计优化说明了该方法的用法和特点。     

门式启闭机门架结构6σ稳健优化设计

以重量减轻为目标,对启闭机门架结构的确定性优化结果进行可靠性分析,优化结果的可靠度为86.5％,可靠度不高.针对传统确定性优化设计中没有考虑不确定因素对产品性能和质量的影响,其优化结果可靠性和稳健性往往较低的问题.基于6σ质量设计方法、蒙特卡洛模拟法、多岛遗传算法,采用多学科设计优化软件ISIGHT对门架结构进行6σ-稳健优化设计.计算结果表明,经6σ稳健优化后门架结构自重降低了21.6％,其可靠性和稳健性显著提高,可靠度达到98％,为门式启闭机门架优化设计提供理论指导.     

Optimal design of spaced plates under hypervelocity impact

This paper presents a bumper shield design for protection of a satellite structure system subjected to hypervelocity impact (above 6 km/s) from space debris. Especially, this study is focused on the optimization of the spaced plates (the so-called Whipple shield) design using the coupled SPH and Lagrangian FEM methods. This is because the SPH is a meshless method and it is efficient in hypervelocity impact analysis involving debris caused by fragmentation and penetration under hypervelocity impact. The Whipple shield is composed of multiple spaced plates where the first bumper plate is modeled as particles for SPH simulation while the rear wall is modeled as elements for FEM. The appropriate smoothing length and mesh size were determined taking into account computational cost and accuracy and the erosion scheme is adopted to avoid numerical error due to large deformation. After verification for the comparison with previous experimental works, the optimal plate structure is proposed considering multi design objectives based on parameter optimization.     

钢铝双帽型保险杠横梁多目标优化

为了保证保险杠横梁优良的碰撞性能,并使其质量更小和结构简单,研究了一种钢铝双帽型保险杠横梁.使用LS-DYNA软件对保险杠横梁进行摆锤正面冲击数值模拟,经对比发现,钢铝双材横梁相比相同结构单一材料的横梁在正面碰撞中显示出良好的平衡性和碰撞性能;使用控制变量法研究发现,横梁前后帽的厚度和法兰的位置对其碰撞性能有显著影响;...     

混合田口法和有限元法的竹根挖掘机支架结构优化设计

竹根挖掘机可以去除土壤中残余竹根,提高土地资源的利用率.支架结构是竹根挖掘机工作机构的主要支撑和工作部件,其结构强度对于竹根挖掘工作的保证至关重要.混合田口法和有限元法对支架结构进行多目标结构优化设计,在保证结构刚度的同时,进一步优化结构的材料分布.优化设计结果表明,优化后的支架最大偏移量比原方案减少了3.22％,同时...     

电机零部件压铸成型质量控制方法研究

针对电机零部件压铸成形质量不高的问题,在分析主要成形缺陷来源的基础上,讨论了包括结合有限元数值模拟与现代优化理论进行的成形工艺参数优化,针对特定产品改进模具结构,提高铸件成形质量;并且,提出了应使用三维参数化设计,避免了重复的劳动,提高了生产效率。     

大变形条件下的预应力索桁架天线结构优化设计

传统预应力索桁架天线结构设计往往依赖于经验设计和非梯度方法。为了提高该类结构的优化设计效率,文中提出了一种大变形条件下的预应力索桁架结构拓扑优化方法。该方法以一种预应力修正下的柔顺度指标作为目标函数,以质量分数和强度作为优化约束,通过归一化方法获得连续的设计变量,实现对索桁架结构的拓扑构型、组件尺寸和预应力数值的整体优化设计。目标函数的灵敏度信息可完全通过解析方法获得。数值计算结果表明,该方法对大变形条件下天线单一工况和多工况预应力索桁架优化设计都具有较好的适用性。     

某商用车橡胶缓冲块优化设计

某商用车前悬架为独立悬架,下摆臂橡胶缓冲块在车辆运行过程中主要起到限位和缓冲的作用。文中基于H yperw orks软件中的O pti Struct模块对橡胶缓冲块进行拓扑优化分析,根据优化结果,优化橡胶缓冲块结构设计,并通过理论和试验验证优化设计的正确性。在满足使用要求的前提下,实现材料合理化利用,减轻橡胶缓冲块重量,从而达到降低整车成本,实现汽车轻量化的目的。     

APPLICATION OF ARCHITECTURE- BASED NEURAL NETWORKS IN MODELING AND PARAMETER OPTIMIZATION OF HYDRAULIC BUMPER

The dynamic working process of 52SFZ-140-207B type of hydraulic bumper is analyzed. The modeling method using architecture-based neural networks is introduced. Using this modeling method, the dynamic model of the hydraulic bumper is established; Based on this model the structural parameters of the hydraulic bumper are optimized with Genetic algorithm. The result shows that the performance of the dynamic model is close to that of the hydraulic bumper, and the dynamic performance of the hydraulic bumper is improved through parameter optimization.     

大型直缝焊管预弯成形工艺稳健性设计

为提高预弯成形质量,采用有限元法分析了预弯成形过程,并验证了计算结果的准确性。在此基础上,考虑板料的材料性能参数等不确定因素对成形质量的影响,并基于随机模型的稳健性设计方法获得了预弯成形技术参数的稳健性优化设计方案。研究结果表明:稳健性优化使成形质量的性能指标得到了改善,将可靠性由4.2%提高到97.7%,显著提高了焊管成形质量可靠性。     

离心压缩机叶轮结构优化设计

叶轮是离心压缩机的核心部件之一,对于悬臂结构的转子系统,叶轮的质量和应力大小直接影响着转子的安全稳定性,因此对叶轮进行结构优化设计,降低质量和应力尤为关键。本文综合有限元分析方法和数学优化算法,对某型号蒸汽压缩机半开式叶轮进行优化设计,优化后叶轮质量降低27.1kg,降低约16.1%,叶轮最大等效应力降低196.4MPa,降低约18.5%,优化设计效果明显,对降低成本和提高机组转子稳定性有着重要意义,具有良好的工程实用价值。