某轻型货车油箱支架强度分析与轻量化设计

为了有效降低某轻型货车油箱支架的重量,首先基于有限元方法建立油箱支架离散化模型,再采集搓板路面的时域信号,得到其激励端的频域振动加速度,并据此对其频率响应分析,分析结果表明其强度的最大应力值低于材料屈服。然后基于集成优化平台对支架的结构参数进行轻量化设计,得到其最优参数,优化结果表明其强度性能能够满足设计要求,并且其重量降低了17.1%,优化效果比较理想。最后对该油箱支架的优化方案进行实车道路耐久试验,试验结果表明其没有发生开裂失效,成功通过了整车试验验证,因此整个轻量化分析方法具有较高的可靠性,能够为同类结构的轻量化设计提供参考和借鉴。     

舱体保持架分析及优化

基于NX Nastran软件以及舱体保持架的结构特点,采用梁、板、实体、质量点等多种单元创建该构件的有限元模型。使用该模型计算出通信舱保持架的变形量及最大应力,并结合实验从变形的角度验证了模型计算精度。基于仿真结果寻找出刚度较小的框架部位及应力集中点,进行结构优化并分析验证,结果表明,改进后的框架结构刚度、强度显著提高。这种多单元混合建模的方式可广泛应用于大型结构件的设计、优化等工作中,对结构方案的制定及改进提供指导依据。     

某纯电客车顶盖骨架结构轻量化改进

主要介绍某款电动客车顶盖骨架总成轻量化方案:通过使用高强度抗屈服极限材料及优化力的传递结构两种方法进行优化顶盖骨架总成;并利用AltairHyperWorks有限元平台,对车身进行不同工况的强度分析。在满足整车强度的前提下,此车型顶盖骨架总成重量整体下降20%。     

某款轻型商用车降油耗方法

通过整车风阻系数、汽车轻量化和整车传动系速比优化,以及置换低滚阻轮胎等方法进行某款轻型商用车的燃油经济性提升。应用CFD数值模拟方法对某商用MPV车身进行空气动力学仿真及优化,并结合油泥模型风洞试验对降风阻效果进行验证;应用整车轻量化方案,以及使用低滚阻轮胎对整车的滚动阻力进行优化;通过传动系总速比优化,使该款商用车在NEDC的运行工况下更加接近经济区域。     

摩托车整车振动性能匹配优化设计技术的研究

以整车有限元模型为基础,以降低整车振动为目标,基于MSC/NASTRAN,建立了摩托车整车结构优化的数学模型;针对整车振动性能的匹配,开发了辅助优化设计软件,进行了动力学灵敏度分析和优化设计。通过改变摩托车车架的板厚、管厚、管径,前后减震器的弹性系数、阻尼系数,悬挂系统的弹性系数等设计变量,在满足强度、刚度和其他要求的前提下,达到了性能匹配效果,实验验证了该优化算法和模型的可靠性。     

汽车式多功能破障车车架的有限元分析与实验研究

车架是多功能破障车非常重要的受力构件，其结构性能直接关系到整车的安全问题。建立破障车车架有限元模型，四点支撑和推土工况的静强度分析，完成样车车架应力测试试验。分析结果表明四点支撑和推土工况车架强度不足。试验结果表明各工况测点数据与有限元计算值相差较小，四点支撑工况测点1区域发生了塑性变形，推土工况测点1和测点12发生了塑性变形，验证了车架有限元分析的正确性。对车架进行优化设计，提供了三种车架改进方案，方案二为最佳方案，改进方案的车架满足工作要求，为相关车辆车架的分析研究提供了技术方法。     

一种轻量化天线单元结构设计

针对某机载雷达天线单元轻量化设计需求,提出基于“蒙皮+泡沫支撑+微带天线”的3层复合结构形式。该结构型式可以很好兼顾性能、重量、刚强度、环境适应性、可制造性等需求。根据仿真分析结果,对天线单元安装支架进行优化设计。通过环境试验与电性能测试,验证了天线单元设计的可行性与可靠性。     

基于SIMPACK的虚拟样机技术在SUV底盘调校中的应用

利用虚拟样机技术,分析了某SUV的底盘调校。首先在多体系统动力学软件SIMPACK环境中建立了SUV整车动力学模型;对SUV底盘的参数进行了优化,并通过虚拟样机的动力学仿真技术验证了底盘参数优化方案的可行性;最后通过样车的试验验证了参数优化方案的实际效果。     

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。     

某车型轮罩板开裂CAE优化分析

针对某新型客车在整车可靠性道路试验中出现的左前轮罩钣金开裂问题,基于CAE模拟对左前轮罩板结构的刚度和强度进行分析,并对轮罩板进行了结构优化,通过仿真分析结果确定了最终的结构优化方案,并经过了整车可靠性道路耐久试验的验证,合理解决了轮罩板的钣金开裂问题。     

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...     

基于弯曲刚度和扭转刚度的白车身优化分析

随着全球能源的日益紧缺和和制造成本增加,汽车轻量化设计已经成为汽车制造商的主流设计。为了降低白车身的重量,提出了基于刚度灵敏度的方法来实现减重。以处在开发的中后期的某款车为例,利用有限元软件Nastran进行了计算和分析。综合质量灵敏度、刚度灵敏度和优化板件的数量,提出了两种优化方案。并考虑到汽车处在的开发阶段、成本以及整车性能,选取了最佳的优化方案,在不降低汽车性能或者性能降低较小的情况下,实现了车辆的轻量化。最后对优化方案的选用原则和要求进行了总结。     

考虑振动特性的钢铝复合车架多学科优化

以国内某款纯电动轻卡车架为研究对象,利用正交试验法开展零件材料对车架性能的显著性分析,确定高强铝合金板材替换方案,以获得钢铝复合车架。针对钢铝复合车架与驾驶室发生共振等问题,采用考虑静态刚度和动态频率的多学科优化模型,进一步对钢铝复合车架进行多厚度匹配设计优化。结果表明,轻量化车架在保证性能的前提下,第4阶频率提高1.5 Hz,避开了危险频率范围;车架总质量减小13.5 kg,减重幅度为7.2%。     

翻转式闸门有限元分析及结构优化设计

为减少在山西中部引黄工程中应用的某翻转式闸门的制造成本,利用ANSYS软件对其进行结构轻量化设计。采用APDL建立该翻转式闸门的参数化有限元模型并对其进行静力分析,通过比较在不同开启角度下闸门所受应力和变形情况,确定出最危险的工况,并在该工况下对闸门模型进行优化分析。优化选择对闸门重量、应力和变形影响较大的参数作为设计变量,以闸门的最大应力和最大位移作为约束条件,闸门的总重量作为目标函数,通过采用几种不同的优化算法对其进行优化分析。优化结果显示:优化后闸门的总重量减轻13%,优化效果显著,且符合该闸门的强度和刚度要求,验证了该优化方法的可行性,为研究翻转式闸门的结构轻量化设计提供了有效参考。     

Calculation of design sensitivity for large-size transient dynamic problems using Krylov subspace-based model order reduction

Nowadays, transient dynamic responses of a large-size finite element (FE) model can be solved within a reasonable computation time owing to rapid improvement in both numerical schemes and computing resources. However, increasing demands for accurate simulation and complicated modeling have led to larger and more complex finite element models, which consequently result in considerably high computational cost. In addition, when structural optimizations include transient responses such as displacement, velocity, and acceleration, the optimizations often do not end within a reasonable process time because the large-size simulation must be repeated many times. In order to reduce the computational cost in this respect, model order reduction (MOR) for the original full-order model (FOM) can be used for the transient response simulation. In this paper, a transient dynamic response analysis using Krylov subspace-based MOR and its design sensitivity analysis with respect to sizing design variables is suggested as an approach to the handling of large-size finite element models. Large-size finite element models can incur the problem of a long computation time in gradient-based optimization iterations because of the need for repeated simulation of transient responses. In the suggested method, the reduced order models (ROMs) generated from the original FOMs using implicit moment-matching via the Arnoldi process are used to calculate the transient response and its design sensitivity. As a result, the speed of numerical computation for the transient response and its design sensitivity is maximized. Newmark’s time integration method is employed to calculate transient responses and their design sensitivities. In the case of the transient sensitivity analysis, we apply a temporal discretization scheme to the design sensitivity equation derived by directly differentiating the governing equation with respect to design variables. This methodology has been programmed on the MATLAB with the FE information extracted from the FE package ANSYS. Two application examples are provided to demonstrate the numerical accuracy and efficiency of the suggested approach. The relative errors of transient response and design sensitivity between the FOMs and ROMs are also compared according to the orders of the reduced model. Calculation of transient dynamic responses and their sensitivities using Krylov subspacebased MOR shows a sizeable reduction in computation time and a good agreement with those provided by the FOM.     

Lightweight design of an electric bus body structure with analytical target cascading

Lightweight designs of new-energy vehicles can reduce energy consumption, thereby improving driving mileage. In this study, a lightweight design of a newly developed multi-material electric bus body structure is examined in combination with analytical target cascading (ATC). By proposing an ATC-based two-level optimization strategy, the original lightweight design problem is decomposed into the system level and three subsystem levels. The system-level optimization model is related to mass minimization with all the structural modal frequency constraints, while each subsystem-level optimization model is related to the sub-structural performance objective with sub-structure mass constraints. To enhance the interaction between two-level systems, each subsystem-level objective is reformulated as a penalty-based function coordinated with the system-level objective. To guarantee the accuracy of the model-based analysis, a finite element model is validated through experimental modal test. A sequential quadratic programming algorithm is used to address the defined optimization problem for effective convergence. Compared with the initial design, the total mass is reduced by 49 kg, and the torsional stiffness is increased by 17.5%. In addition, the obtained design is also validated through strength analysis.     

结构优化有限元分析在客车概念开发中的应用研究

通过分析客车概念开发阶段车身结构优化有限元分析的作用和特点，研究利用简化的参数化分析模型进行早期结构方案优化分析的方法，并针对实例客车概念开发，以提高整车刚度、降低车身骨架自重为目标，进行优化分析的应用研究。优化结果对于客车概念开发阶段的方案确定及后续车身结构详细设计具有重要帮助。     

一种考虑胶瘤的胶接简化有限元模型:应力与刚度分析

胶接接头中总存在胶瘤,由于建模复杂,胶接接头有限元分析中胶瘤常被忽略.但胶瘤能减少峰值应力,提高结构强度和刚度.为此,提出一种简化的胶接有限元模型,即用壳单元代表胶瘤,体单元代表被粘体和胶层,并用弹性理论建立壳单元等效厚度公式.以体单元精细模型结果作为对比的真实解,考察五种载荷工况下,单搭接头简化有限元模型的胶层应力和刚度.分析表明,壳单元等效厚度公式正确,胶接简化有限元模型精度高,可用于诸如汽车等大型结构中;用壳单元简单模型可定量分析胶瘤大小和形状对接头应力和总体刚度性能的影响.     

负重轮轮盘结构优化减重分析

建立了负重轮有限元结构优化模型，并进行了试验验证。在对优化算法进行分析的基础上，以计算结果中表示负重轮轮盘刚度和强度的应力值与变形量为约束条件，把负重轮轮盘重量设为目标函数，对负重轮进行了有效的结构优化，使负重轮的受力状况得到显著改善，且重量减轻10％以上，从而为工程中进行其他优化分析提供了理论与实践参考依据。