轻质太阳能汽车结构的有限元分析与优化

节能和环保是世界汽车技术发展的趋势,许多学者正在研究采用新能源替代污染大而且日益紧缺的石油原料,太阳能汽车的开发也就成为当今汽车研究的热点之一。有限元分析技术是进行结构强度、刚度及动态响应分析的有力工具,该文对一太阳能汽车的车架及电池板覆盖面骨架进行了有限元建模,并对其进行多种典型工况下的静态和动态分析,对其中强度和刚度薄弱的部位进行改进与优化,并使之达到了设计要求。该文提出了一套提高太阳能车结构性能的优化方案,具有较明显的效果,对于太阳能车结构分析和优化提供了可借鉴的方法。     

通过结构优化改善光学系统性能的方法

影响光学系统特性的因素有光学元器件的离轴、离焦和倾斜等,消除或降低这些指标在外界激励下的响应幅值,是改善系统光学性能的最有效的方法.利用有限元法作为优化设计的方法,在对几个指标进行灵敏度分析的基础上,找出影响系统光学性能的敏感指标.对这些敏感指标进行优化设计就会显著的改善系统的光学性能.对系统进行的优化设计,改善了光机系统的响应,改善了系统的光学传递函数,提高了系统的光学性能,因此,通过结构优化改善系统的光学性能是完全可行的.     

龙门起重机械有限元计算及结构优化

利用ANSYS有限元分析软件对门式起重机不同工况的结构静强度和静刚度进行分析,并利用matlab遗传算法工具箱对一主梁结构进行优化,优化后的结构重新利用ANSYS建模并求解,得到优化后的结构静强度和静刚度。     

载体驱动微机械陀螺仪结构优化及性能仿真

MEMS陀螺仪是惯性制导系统中的关键仪表,其测量性能直接决定制导的精准度。但是,惯性制导系统旋转速度极高,其运动姿态难以准确实时测量。针对这一问题,研制了一种适用于高旋系统的载体驱动微机械陀螺仪。以提高机械灵敏度为目标,对载体驱动微机械陀螺仪进行了结构优化,使用MATLAB对敏感元件的结构参数进行了优化,利用COMSOL软件建立了仿真模型,对优化后的结构进行了模态分析、静力学分析、谐响应分析和重力分析,验证了优化方案的合理性。经结构优化后,陀螺仪的固有频率为201.3 Hz,机械灵敏度为13.3 nm/(°/s),较优化前提高了57.2%。     

地铁车辆橡胶轴箱定位器结构分析与优化

为缩短地铁车辆橡胶轴箱定位器的开发周期,设计合理的橡胶自由面形状,综合利用HyperMesh和Abaqus的非线性有限元分析功能完成自由面在整个受力过程中的变形情况模拟;对橡胶轴箱定位器进行三向刚度分析预测,根据有限元模拟情况完成橡胶自由面的优化设计.该方法为综合采用HyperMesh和Abaqus实现自由面模拟设计与优化提供设计实例.     

MSMA传感器结构优化设计

基于磁控形状记忆合金（MSMA）的逆效应原理,研制一件以MSMA为核心元件,将机械力转化为电磁信号的传感器。经过对传感器各结构原理与作用的分析,以理论计算作为设计依据,对永磁体的位置、尺寸、线圈匝数等结构参数进行优化,旨在增大气隙磁密、减小励磁功率和提高感应电压。使用有限元分析软件对磁场进行电磁仿真,仿真结果显示气隙磁通密度满足MSMA传感器的要求。试验表明,优化后的传感器气隙磁通密度增大,励磁功率降低,输出的感应电压提高,表明该装置设计合理,性能优异,对实现MSMA传感器应用具有一定的研究意义。     

一种新的有限元网格优化方法

本文仔细探讨了平面网格产生畸形单元的原因,并针对性地提出了“结构优化”的概念,将其与传统的“位置优化”区别开来。本文介绍的方法通过结构优化与位置优化相结合对初始有限元网格进行调整,使最终的网格最大限度地满足有限元分析的需要,从而提出了一种能够较为彻底地提高网格质量的新的网格优化方法。     

旋压机电机支架的有限元分析与结构优化

本文对旋压机电机支架组合体的三维实体结构进行有限元分析,计算结果作为优化设计的初始条件,在ANSYS环境下对电机支架参数化建模,以结构变形、重量及低阶固有频率为控制目标对支架筋板厚度进行优化,并对两种设计方案的静动态性能进行评估。     

结构优化技术在某重型叉车机罩结构设计中的应用

本文以某重型叉车机罩为例,利用HyperWorks软件解决了机罩在闭合过程中由于刚度不够造成变形过大的问题,并阐述了结构件在设计过程中的有限元分析流程。     

HEMT微加速度计的结构优化设计

为满足HEMT微加速度计的高结构灵敏度和输出灵敏度的要求,对微加速度计的弹性结构进行了优化设计,得到一种全新的微加速度计折梁结构.利用ANSYS有限元分析软件对加速度计原结构和新结构进行仿真,通过计算和分析比较,结果表明:优化后加速度计结构合理,满足设计目标,新结构的结构灵敏度提高了1个数量级,输出灵敏度比之前增大了3倍.     

汽油发动机机体强度和缸套变形分析

对某发动机机体及其缸套进行热传导计算,得到其在全速全负荷稳态工况下的温度场分布;评价其温度场分布的合理性并以此为边界条件进行机体热强度分析.计算机体和缸套在预紧力工况、温度载荷工况以及燃气爆发压力工况下的变形和强度.采用傅里叶展开法处理得到缸套的各阶次变形情况,并通过各阶次变形评价指标评价缸套.     

某型横向橡胶止挡结构优化设计

采用多学科优化平台Isight和参数高阶网格变形软件Sculptor对某型横向橡胶止挡进行结构形状优化设计.通过Sculptor进行参数化建模,通过Isight多目标优化算法NSGA-II获得合理的形状参数.采用Abaqus进行有限元计算,结果表明改进后的止挡垂向静刚度满足设计要求,结构设计合理.     

某航天器装载结构特征与力学特性分析

针对某新型航天器携带有效载荷的基本结构形式——装载结构,研究其结构构型对其力学性能的影响.建立该装载结构的有限元模型,量化分析其内部支撑形式、支点数和关键结构件截面性能等结构特征参数对其强度、基频和质量等结构力学特性与性能的影响.结果表明,内部支撑形式对装载结构动力学特性贡献明显;合理的内部支撑形式可以用较小的质量代价实现基频要求,并可以减少支点数量,方便在轨安装操作.     

基于有限元分析的复杂隔爆外壳优化设计

根据GB/T 3836.2—2010对隔爆箱体的要求,用三维设计软件对复杂隔爆外壳进行建模;根据箱体制造工艺,对箱体模型进行简化,并验证简化方法对结果的影响;用有限元分析软件对模型进行有限元分析,得出箱体最大变形数据,用于提高箱体的强度。     

汽轮机内缸有限元分析与网格划分方案优化

为研究不同网格划分方案对汽轮机内缸应力场计算结果的影响,对某汽轮机中压内缸进行建模,选择热固耦合的有限元法采用4种不同的网格划分方案进行计算,得到额定负荷工况下典型应力集中部位的等效应力。根据计算结果,分析网格整体控制和局部细化过程的不同设置参数对整个求解过程的影响。综合考虑求解成本和计算精度,最终确定一种理想的四面体网格划分方案,该方案可在结果准确合理的前提下提高计算效率。     

Efficient reliability-based design optimization using a hybrid space with application to finite element analysis

The design of high technology structures aims to define the best compromise between cost and safety. The Reliability-Based Design Optimization (RBDO) allows us to design structures which satisfy economical and safety requirements. However, in practical applications, the coupling between the mechanical modelling, the reliability analyses and the optimization methods leads to very high computational time and weak convergence stability. Traditionally, the solution of the RBDO model is achieved by alternating reliability and optimization iterations. This approach leads to low numerical efficiency, which is disadvantageous for engineering applications on real structures. In order to avoid this difficulty, we propose herein a very efficient method based on the simultaneous solution of the reliability and optimization problems. The procedure leads to parallel convergence for both problems in a Hybrid Design Space (HDS). The efficiency of the proposed methodology is demonstrated on the design of a steel hook, where the RBDO is combined with Finite Element Analysis (FEA).     

基于MSC Nastran的轻卡车架结构强度分析

建立某轻卡车架及其简化悬架的有限元模型,计算车架在弯曲、扭转、制动和转向等4种典型工况下的强度,并对应力较大处进行结构优化.     

2-DOF并联柔性结构微动平台的新构型及尺寸优化

为了获得具有良好静、动态特性的 2-DOF 并联柔性结构微动平台,在给出平台新构型的基础上,对其进行尺寸优化设计．基于 Stewart 并联机构思想并对其进行相应的结构改变,设计出了具有对称双圆弧薄板式弹性单元体的 2-DOF 并联柔性结构微动平台新构型．采用悬臂曲梁变形理论给出了平台各方向的刚度表达式,进而通过加权组合法建立了综合考虑各方向刚度的平台尺寸优化的统一目标函数;采用序列二次规划（SQP）法对所建立的数学模型进行了求解．通过实验测试了优化平台与未优化平台的静、动态特性,结果表明：在 150 V 驱动电压作用下,优化平台 x、y 方向的位移分别为 22.98μm、23.15 μm,满足设计要求;优化平台x、y、z 方向的固有频率分别为 1.731 kHz、1.722 kHz、1.725 kHz,在各方向的动态特性更加均衡;在 50 N 阶跃输入力作用下,优化平台 x、y 方向的响应时间分别为 18 ms、20 ms,明显快于未优化平台．