燃油箱加强筋结构优化研究

运用形貌优化软件Tosca,以最大化全局刚度为目标,确定了油箱底部加强筋分布位置,随后集成CATIA、HyperMesh和ABAQUS多种软件于Isight软件中,运用DOE分析筋各参数对油箱变形的影响,以箱体变形最小为目标,获得满足生产工艺的加强筋参数。结果表明:加强筋参数深度H、宽度L、底部倒角R1和顶部倒角R2对油箱底部变形具有正效应,参数拔模角度T具有负效应,且深度H及宽度L对变形结果影响最大。通过软件优化,燃油箱底部变形减小了28.17%,研究结果为加强筋设计和结构参数化建模提供一定的参考价值。     

基于多目标优化理论的空间反射镜加强结构轻量化设计

空间望远镜的分辨力与反射镜口径成正比,但反射镜口径的增大导致其质量以三次方的比例增重,以致镜面变形恶劣和发射成本增加。针对此问题,文中基于多层次优化和多目标优化理论对反射镜进行轻量化设计。首先建立反射镜的几何模型并分析载荷工况,针对反射镜多工况下的参数要求,以反射镜轴向重力工况下的刚度最大和低阶固有频率最大为目标,用折衷规划法和平均频率法建立多目标优化的目标函数进行多目标拓扑优化;根据优化结果进行反射镜的加强筋布置;最后以加强筋的宽度为变量,进行多目标尺寸优化实现加强筋的尺寸寻优。计算分析结果表明:优化后反射镜结构在满足原有性能要求的基础上质量减少了7.2%,实现了轻量化设计。     

隔爆型接线盖加强筋的优化设计及实验研究

针对目前隔爆型执行机构接线盖隔爆结合面变形要求较高,而其加强筋设计缺乏理论依据的现状,开展接线盖的筋型系统优化仿真分析.采用拓扑优化与尺寸优化技术相结合的系统优化方法,从加强筋最初布局设计到详细尺寸优化设计,并结合铸造工艺、力传递的连续性理论,确定最优加强筋筋型.静压实验证明优化后接线盖隔爆结合面变形圆度降低71％,优化效果明显,不仅实现了轻量化设计,降低经济成本,而且提高了整体的隔爆性能,为隔爆型执行机构接线盖的加强筋设计提供理论依据.     

余热锅炉旁路挡板门壳体尺寸优化研究

针对余热锅炉旁路系统大型烟气挡板门的结构轻量化及壳体振动问题,对三通烟气挡板门常用薄板加筋结构进行了研究。结合相关规范及实际经验,对烟气挡板门的设计工况进行了分析,提出了以加强筋H型钢截面尺寸为变量的多工况多种分析类型的数学优化模型;运用OptiStruct优化软件,对壳体加强筋进行了尺寸优化分析,主要涉及静力强度分析、模态分析和屈曲分析;结合常用H型钢型号,经过重新计算验证,最终给出了优化后的H型钢截面尺寸。研究结果表明:优化后该结构强度、刚度和屈曲满足规范要求,2阶振动频率由6 Hz降低为5.19 Hz,满足燃机避免共振要求;加强筋H型钢较设计前减重约30 T。     

基于有限元法的电子设备机柜静载与模态分析

首先,根据电子设备机械结构静载的标准和要求,在分析了电子设备机柜的结构特点的基础上,应用有限元分析软件建立机柜的有限元模型,并对机柜提吊和刚度试验进行了数值分析,得到了机柜的三维应力与位移云图。其次,根据动载振动试验要求对机柜分别进行了理论模态分析和试验模态分析,并对二者结果进行了比较。理论模态分析的结果可以满足工程上的精度要求,能够为机柜结构参数的优化提供一定的依据,为电子设备机柜的抗振设计提供了一个有效工具。     

某机载雷达静压腔应力仿真与多目标优化

某机载雷达正常工作时,应力仿真结果显示其静压腔焊缝位置的最大应力为133.62 MPa,不满足强度要求,需要对其结构进行优化。综合比较构造拱形结构和局部加强这两种常见优化方案,选择在静压腔前后两面各增加一条加强筋。借助ANSYS WorkBench求解加强筋的最优宽度和厚度时,依据各位置强度要求之间的关系,建立一个直接描述优化效果的输出参数,用于定义优化模型,开展多目标优化。优化后,静压腔焊缝位置的最大应力为82.821 MPa,其余位置的最大应力为59.921 MPa,均满足强度要求。结构的不同位置通常具有不同的指标要求,文中据此建立输出参数进而求解优化模型的处理方法在此类问题中具有借鉴意义。     

基于变密度法的大型天线系统支撑结构优化设计

大型天线支撑结构的合理设计对满足系统刚强度、轴系精度具有十分重要的意义。基于变密度法的拓扑优化方法根据约束条件和目标函数确定结构内材料最优分布,是合理进行支撑结构内部加强筋设计的一种行之有效方法。推导了以位移为约束,结构质量为优化目标变密度拓扑优化模型;针对某大型天线系统的支撑结构原设计方案中质量较大、结构内加强筋设计不合理出现局部应力集中等问题,设计该结构的三维拓扑优化域,运用该模型以天线系统允许的最小变形为约束条件,以质量最轻为目标进行三维支撑结构的拓扑优化设计,结合载荷传递路径,提出大型天线系统支撑结构内部加强筋设计方案,并采用尺寸优化方法对支撑结构外表面的上支架、底座等位置的板筋厚度进行优化,确定了支撑结构的最终优化方案。经验证,该结构在原方案的基础上减重12.5%,且有效地改善了力传递特性,消除了应力集中现象。     

板壳结构加强筋优化设计方法

提出一种板壳结构加强筋设计方法,包括加强筋的分布设计和截面尺寸设计。通过研究植物根系成长机理,提出一种改进的自适应成长法用于加强筋的分布设计。相对于目前常用的以材料密度分布表示加强筋分布的拓扑优化方法,改进的自适应成长法以真实的加强筋分布表示,设计结果不需要复杂的后处理过程。相对于改进前的自适应成长法,改进后的自适应成长法对加强筋高度进行限制,更符合工程上的要求;通过在加强筋成长过程中引入稳定指标及退化指标,大大提高了计算效率,算法更符合植物根系的成长机理。通过典型算例的应用说明提出方法的有效性。在自适应成长法得到的加强筋分布的基础上,进一步优化加强筋的截面尺寸,算例表明,通过加强筋截面尺寸优化,结构应变能降低4%,结构减重6%。     

基于灵敏度分析的电子机柜动态优化

通过对电子机柜不同参数影响其结构性能的分析,找出对结构动态特性影响最为灵敏的主参数,并通过对该参数的修改来改善结构的性能,据此对电子机柜的重要部件进行了动态优化。     

结构减重中车架横梁上加强筋对局部应力影响分析

通过建立某半承载式客车整车骨架有限元模型,利用有限元分析手段,采用对比的方法提出加强筋布局的有效加强区域和非有效加强区域,从最大应力角度分析加强筋在有效加强区域内不同布局对V型推力杆支座连接件在制动瞬间的加强效果,体现加强筋的加强作用。在连接关系和焊接工艺允许的前提下提出3种加强筋布局方案,并对比3种方案的应力分布规律和应力极值,确定加强筋在有效加强区域内的最优布局,并以最优布局的结构为基础,在整车模型下进行尺寸优化和优化结果的分析验证。由分析结果得出,在有效加强区域内合理设计加强筋,能有效提高局部承载能力,在保持原承载能力的基础上进行尺寸优化,减轻结构的质量。     

某雷达机柜结构刚强度有限元分析

雷达机柜装在设备平台舱内,会受到过载、冲击、随机振动等环境条件的影响,需要考虑结构的刚强度是否满足要求.文中针对某雷达机柜结构,采用大型有限元仿真软件ABAQUS,对机柜结构在过载、冲击、随机振动等环境条件下的刚强度进行了仿真分析,并对结构中刚强度较弱的部位进行了优化设计.结果表明,改进后的结构刚强度满足设计要求.     

基于ANSYS的电气柜体强度与模态分析

采用大型通用有限元软件ANSYS建立了某机车电气柜体及其过渡梁的有限元模型,根据有限元法对其进行了静强度分析,得到了整体结构的变形及应力分布.然后采用Block Lanczos法对该电气柜体及其过渡梁进行了模态分析,得到了其低阶固有频率及其相应的振型和振型动画,找出了结构振动薄弱部位,并对其进行了优化.这为结构优化设计以及深入的动力学分析和疲劳分析提供了依据.     

基于拓扑优化的天线座叉臂结构设计

针对某雷达天线座叉臂结构刚度不满足设计要求的问题,提出了将连续体结构拓扑优化方法应用到叉臂结构优化设计中,通过优化,确定满足刚度要求、重量最小化的叉臂结构中材料的最佳分布形式,并以此为依据对原设计方案进行了改进设计,仿真结果表明,改进后的叉臂结构刚度得到明显提高.     

新型雷达用转门机柜骨架设计

介绍了转门机柜的使用特点及其在雷达中的应用情况,阐述了转门机柜骨架的设计过程,包括尺寸系列选取、结构形式以及刚强度计算等方面。     

基于ANSYS的注塑机前模板拓扑优化

针对注塑机肘杆式合模机构中模板要满足降低重量,提高强度、刚度及疲劳寿命的设计要求,应用ANSYS及FE-SAFE软件对某型号注塑机前模板进行了拓扑优化,从两个方向入手,即:对现行的结构再进行拓扑优化;回到原始的结构,并对其进行拓扑优化,寻求最合理的设计形式。对优化后的模板进行了应力、变形分析及疲劳分析,并对比了模板优化前后的应力、变形及疲劳情况。研究结果表明,优化后的模板模型质量更小,且最大应力更小、变形更小,具有更好的疲劳性能;通过应用ANSYS及FE-SAFE软件优化,注塑机前模板的强度、刚度、疲劳寿命及可靠度均得到了相应的提高,同时模型的质量减少,能够更加充分和合理地使用材料。     

大型钢结构天线结构力学设计与优化

某大型固定式相控阵雷达天线尺寸大,设备多,结构复杂,承受多种荷载,对天线精度要求高,重量要求苛刻。文中以其为例介绍了典型的大型钢结构天线结构力学与优化设计方法,分析了典型的大型钢结构天线的荷载以及工况组合,通过拓扑优化进行系统布局设计,并在此基础上对杆件截面尺寸进行参数优化设计,最后对骨架及节点的强度进行结构分析,从而确保了大型钢结构天线结构力学设计的高刚度和安全性以及轻量化。     

DVG850主轴箱静刚度分析

以提高主轴箱结构刚度为目的,利用有限元法在主轴上施加单位静载荷,分析主轴箱的位移变化,计算出主轴系统允许的刚度值,并提出了影响和提高箱体刚度的因素和方法.为以后更好的进行主轴箱静态特性的优化设计提供了条件.     

基于Hypermesh门式起重机优化主梁可行性仿真分析

针对某门式起重机主梁进行拓扑优化设计,得到主梁腹板材料分布的整体方案,并根据新方案详细设计了门式起重机主梁结构。然后对优化后的主梁结构进行了虚拟试验,分析表明基于拓扑优化设计的门式起重机主梁满足刚度和强度的设计要求。采用虚拟试验的研究方法,验证了优化设计方案的可行性,为门式起重机主梁的结构设计提供了一个高效的验证途径。     

基于结构优化的客车骨架轻量化设计研究

建立了某大型客车车身骨架FE模型,获取了自由模态参数以及静态弯曲和扭转工况下的刚度和强度特性。基于分析结果,对车身骨架结构形式进行了改进。利用优化设计方法,建立了以客车薄壁梁厚度为设计变量,车身总体积和表征车身刚度的状态量为响应的优化模型。通过对影响车身轻量化和力学性能指标构件的灵敏度分析,筛选了设计变量,重新建立了以车身骨架总体积最小为目标的优化模型,得到了轻量化效果明显的优化方案。最后对轻量化模型进行典型工况分析,与初始模型进行了对比,验证了优化方案的可行性。     

桁架门式起重机主梁结构的优化设计

以起重机主梁总质量最小为目标函数,以主梁桁架构件的截面尺寸和桁架高度为设计变量,以强度、刚度为约束,应用有限元分析软件ANSYS对桁架门式起重机主梁桁架结构进行了优化设计,得到起重机结构主梁构件的主要参数.