基于遗传算法的货箱多目标优化

为了实现货箱轻量化,建立了货箱有限元模型,通过仿真与试验结果的对比,验证了有限元建模方法的准确性.利用相对灵敏度分析确定轻量化的关键部件,以货箱关键部件的板厚为变量,设计拉丁超立方试验,并基于一阶响应面函数,建立高精度的近似模型.最后,基于近似模型利用遗传算法以货箱质量最小、扭转刚度最大为目标、货箱弯曲刚度与模态性能不降低为约束,建立多目标优化模型.优化结果表明,在满足弯曲刚度的情况下,货箱质量降低19 kg,扭转刚度增大3.5%,模态性能也有提升,轻量化效果显著,为货箱轻量化研究提供思路与方法.     

全承载式客车车身结构有限元分析与改进

建立某全承载式客车车身结构有限元模型,分析客车在弯曲和扭转工况下的结构强度情况,提出改进措施,为结构的进一步改进提供重要的理论依据.     

轻量化铝合金骨架车车架有限元分析

为了验证某轻量化铝合金骨架车车架的刚度和强度是否满足材料和设计的要求,并提前预测该车架能否有效避开共振频率,由三维建模软件SolidWorks建立了某公司研发的轻量化铝合金骨架车车架的三维模型,再通过SolidWorks插件中的simulation分析模块对车架三维模型在4种特殊工况(弯曲(满载)、扭转(满载)、紧急制动及转弯)下进行了静力学有限元分析,获得了该车架模型的位移和应力分布情况.对车架三维模型进行有限元模态分析,预测外部激励和该车架设计结构之间的相互影响,获得了该车架1-16阶的模态频率和振型特征.此种分析方法为机械企业快速研发设计新车型提供了可靠依据.     

某型装甲破障车发动机支架结构强度与轻量化优化设计

某型装甲破障车发动机支架将承受复杂冲击载荷作用,在满足结构总体布局和轻量化设计等技术要求的前提下,支架应具备足够的强度和刚度条件.在发动机支架的重量不增加甚至减小的条件下,利用有限元仿真技术对支架结构强度和刚度条件进行优化设计,以提高其承载能力,并实现轻量化的设计目标.提出的改进设计方案使支架结构在相同工况下的最大应力减小了24%,最大位移减小了66%.     

基于组合优化方法的某型车载炮驾驶室轻量化分析

为了提高某型车载炮机动性,对车载炮驾驶室进行轻量化研究。为防止单一工况约束得到的尺寸优化结果在其他危险工况下不适用,同时使用冲击波最危险的两种工况的结构响应作为约束条件。为提高优化效率,使用拉丁超立方方法进行实验设计,分别对两种工况下驾驶室结构响应构建高精度代理模型。针对单一优化算法的缺点,采用组合优化方法,先使用多岛遗传算法缩小设计域范围,后使用非线性二次规划算法在缩小后的设计域寻优。结果表明,设计域缩小后,非线性二次规划算法不再陷入局部最优困境,且组合优化方法相比多岛遗传算法,计算代价大大降低。对优化结果进行验证,证明了优化的可行性。优化后驾驶室质量降低了8.06%,减重效果显著。     

客车底架有限元分析与轻量化

基于ANSYS软件平台对客车车身进行四种工况下的有限元分析,在满足客车车身刚度、强度的前提下,确定客车底架轻量化方案.     

某火炮上架多工况拓扑优化设计

针对某轻型火炮上架结构,建立了火炮上架结构在3种典型射角工况下的有限元模型,利用层次分析法得到各子工况下基于柔度的权重组合系数,并通过基于折衷规划法的结构拓扑优化方法,在保证上架结构刚强度的前提下,寻找最佳材料分布,得到上架最优拓扑结构,并将优化得到的改进结构和原上架结构进行刚强度分析对比,优化结果验证了该分析方法的有效性。     

某武装侦察机器人武器站大臂的拓扑优化设计

大臂是某武装侦察机器人武器站的主要承力部件与质量来源,为兼顾该结构的可靠性和轻量化要求,通过 HyperMesh与 OptiStruct对其进行了有限元优化设计。运用有限元方法分析了原结构在3种典型射角下,载荷对结构静强度和位移的影响。在此基础上选用密度更小的6061铝合金代替原结构材质45钢建立新的拓扑优化模型,以相对密度为设计变量,以体积最小化为目标函数进行了拓扑优化,得到优化结构。通过与试验样机对比,优化后的方案不仅在满足强度要求的前提下获得了更为合理的结构形式,而且大幅度降低了平台质量,使其便于在战争中轻装携带与快速投送。该设计可为同类型小型作战平台的优化设计提供一定的理论与工程借鉴。     

基于ANSYS的全向侧面叉车车架强度分析

利用Solidworks软件建立车架实体模型,并将模型导入ANSYS软件,建立以SHELL63和BEAM1488为基本单元的车架有限元模型.分析了车架在2种危险工况下的应力和应变,并与实验数据进行了对比,保证了车架强度符合设计要求,验证了ANSYS分析的正确性,为车架的轻量化设计提供理论和实验数据.     

基于流场载荷的液力变矩器涡轮毂拓扑优化

为减小变矩器总成质量,在保证安全系数的基础上针对某型号液力变矩器的涡轮毂开展基于拓扑优化的轻量化设计.通过三维造型软件提取全流道模型并进行不同工况下流场瞬态数值模拟,以叶轮转矩时均值作为涡轮毂的载荷,在起动工况和闭锁工况下对其强度进行校核.在获得应力分布的基础上,采用基于SIMP插值的变密度法对涡轮毂开展拓扑优化.综合两种工况下的拓扑优化结果,提出理想优化方案和考虑可制造性的轻量化设计方案,优化结果表明涡轮毂的重量得到有效降低.     

某火箭炮底架结构的拓扑优化设计

以某发射装置底架为研究对象,在优化软件Hyper Mesh中建立其有限元模型,并确定底架在4个典型工况下的载荷及约束条件。在Optistruct模块下,通过变密度法对底架在4个典型工况下进行两次拓扑优化,达到了轻量化目的。对模型进行了有限元划分,将其简化为2D板壳单元,仍然取4个极限工况对模型进行静力分析,验证底架变形量与最大应力是否均在许用范围之内,实现了对底架的全新结构设计。     

基于HyperWorks的某迫击炮座钣结构优化

为了在保证可靠刚度和强度的基础上减轻某迫击炮座钣的质量,对其进行结构优化和轻量化设计。通过HyperWorks有限元软件对迫击炮座钣安装在土壤工况下的刚度和强度进行仿真计算,采用寻找主要受力路径并修改应力集中区域结构的方法,对座钣进行了结构拓扑优化,改进了座钣结构。在此基础上,对座钣的主钣和驻臼进行了尺寸优化,对优化前后的座钣强度、位移和质量进行了对比,结果表明,优化后的座钣不仅减轻了质量,还提高了强度。     

特种车动力传动系统扭振仿真与试验分析

基于GT-Suite软件建立了某超重型多轴驱动特种车动力传动系统的非归一化多分支扭振力学模型.仿真分析了车辆在驻车变速箱空挡、驻车分动器空挡和车辆行驶3种工况下的扭转固有模态;通过试验获得了以上3种工况下系统的扭转固有模态.对比驻车变速箱空挡工况与驻车分动器工况可知,在联轴器隔振效果较好的情况下,变速箱对发动机的扭振特性影响不大.固有频率在驻车工况和行车工况下会发生偏移,因此,车辆设计时需要同时考虑两种工况.     

多工况下某火炮摇架拓扑优化设计

为提高某火炮摇架的结构性能,满足结构的轻量化设计要求,减少研发周期和降低研发成本,对该摇架的结构进行拓扑优化设计。通过选取某火炮摇架承载最恶劣的2个工况,根据摇架的受力情况,基于Hypermesh-OptiStruct软件平台建立其有限元模型,采用变密度方法的拓扑优化技术,对摇架的拓扑优化获得去除低密度材料区域后的几何模型,并对2个工况下得到的几何模型进行布尔和操作以获得最终的优化结果。分析结果表明：经过拓扑优化后,模型质量减轻,刚强度与优化前相比有所提升,能够满足火炮总体的动/静态响应特性要求。     

某车型发动机舱盖刚度与强度分析与校核

基于有限元法对某车型的发动机舱盖进行刚度和强度的分析与校核,使用片体简化舱盖数模,导入Hyper-Works有限元分析软件中,使用壳单元对分析模型进行离散化;以实际工况为依据,对模型所受到的力与扭矩进行加载。通过软件求得零件在各种工况下的应力和位移,通过计算求得弯曲刚度和扭转刚度;根据零件的安全系数校核各零件的强度,通过与参考车型发动机舱盖的刚度相比较,考量设计是否满足需求。     

迫击炮复合材料座钣多工况多目标优化

未来信息化战争对迫击炮射程、射击精度、机动性等核心指标提出了很高要求,迫击炮座钣的轻量化设计已成为迫击炮轻量化设计的研究热点。复合材料因具有强度高、质量轻、耐冲击等优点在座钣设计上得到了应用。为保证复合材料座钣的强度和稳定性,拓展复合材料座钣的适用工况,采用多目标聚合方法,以座钣沿炮膛轴线方向的位移、侧方向的位移、复进阶段反跳程度、炮口振动状态和座钣质量为优化目标,开展了迫击炮复合材料座钣多工况多目标研究。采用BP神经网络方法,构建近似代理模型,并进行模型验证和可信评估,基于代理模型,利用遗传算法对优化问题进行求解。考虑复合材料层合板的材料特性,对复合材料座钣进行优化设计,达到其射击稳定性和机动性之间的最佳匹配,提高迫击炮复合材料座钣的综合性能。综合比较黏土、中硬土和坚硬土3种工况下复合材料座钣的强度和射击稳定性,结果表明该研究方法对迫击炮的轻量化设计具有一定的参考价值。     

空降型火炮炮塔优化设计

炮塔作为火炮的重要部件,其结构刚强度和质量对整个火炮的性能有很大的影响。为满足空降型火炮的轻量化要求,通过有限元分析发现某空降型火炮炮塔结构刚强度有一定的富余量,故基于结构优化方法对该炮塔进行优化设计研究。在多射角工况条件下,通过变密度法的拓扑优化得到炮塔托架主要传力路径,寻求托架材料的最佳分布;并通过尺寸优化获得炮塔护板厚度的最佳组合。优化后炮塔质量减少11.54%,且最大应力有所下降,达到了炮塔减重的目的。     

级间段结构优化设计分析

为使飞行器的级间段结构质量最小,对其进行结构优化设计.利用 ANSYS 软件建立级间段模型,并对该结构进行强度分析,对级间段的各结构参数进行灵敏度分析,用 APDL语言编制级间段优化程序,并采用零阶优化算法进行优化设计,最终实现了轻量化目的.     

基于遗传算法的某防护结构优化设计

为提高某防护型驾驶室底部类V形防护结构对爆炸冲击波的防护性能,利用尺寸优化和形状优化相结合的设计方法,进行了防护结构的优化设计.首先通过拉丁超立方试验设计建立了中心防护板最大位移和模型总质量的高精度响应面.再综合考虑板件厚度和边界形状的变化范围以及安全性和轻量化要求,运用遗传算法对建立的响应面进行了求解计算,得到了一组最优值.结果表明优化后防护结构的防护性能得到了显著提升,为更多防护结构的设计提供了参考依据.     

某轮式自行火炮的平衡轴支架优化设计

为提高轮式自行火炮工作性能和安全系数,针对轮式自行火炮的工况特性,对平衡轴支架进行优化设计.建立轮式自行火炮平衡轴支架的有限元模型,依据平衡轴支架的结构受力特性及技术设计要求,利用ANSYS Workbench中的Design Exploration对其进行优化设计,在满足强度的条件下对支架进行减重优化.优化后的支架质量为45.018 kg,最大等效应力为601.35 MPa,与原支架相比最大等效应力增加并且质量减小20.87%,减重效果显著,降低了生产成本,产生了明显的经济效益.