某商用车蓄电池支架多目标拓扑优化

为使蓄电池支架在轻量化的基础上能够满足汽车各工况下强度性能及要求,采用折衷规划法进行多目标拓扑优化,通过灰色关联分析法确定子目标的权重系数。首先在原始电池支架模型结构基础上,考虑实际装配和功能,建立了蓄电池支架初始拓扑优化模型;然后对其进行多工况和综合频率优化,并通过灰色关联分析法确定子目标函数的权重,运用折衷规划法进行多目标拓扑优化。最终得到的新模型质量比原模型降低10.9%,低阶频率及刚度有较大提高,各极限工况应力均小于许用值。结果表明,轻量化的蓄电池支架满足性能要求,验证了设计的合理性。     

汽车悬架控制臂多目标拓扑优化设计

为了实现悬架控制臂的轻量化,利用动力学分析软件对控制臂三种典型工况进行模拟路试,提取关键硬点的载荷作为边界条件,采用折衷规划法建立综合目标函数,运用灰色关联分析法分配各工况权重系数,对悬架控制臂进行拓扑优化;根据拓扑优化的结果对控制臂进行二次设计.分析结果表明,改进后的控制臂的刚度和强度性能均能满足要求,控制臂减重16.5％,实现了轻量化的目的.     

汽车悬架控制臂多目标拓扑优化设计

为了实现悬架控制臂的轻量化,利用动力学分析软件对控制臂三种典型工况进行模拟路试,提取关键硬点的载荷作为边界条件,采用折衷规划法建立综合目标函数,运用灰色关联分析法分配各工况权重系数,对悬架控制臂进行拓扑优化;根据拓扑优化的结果对控制臂进行二次设计.分析结果表明,改进后的控制臂的刚度和强度性能均能满足要求,控制臂减重16.5％,实现了轻量化的目的.     

巴哈赛车车架多目标拓扑优化设计

为了实现巴哈赛车车架的轻量化,以车架刚度和频率为优化目标,采用折衷规划法归一化子目标建立综合目标函数,运用灰色关联分析法评价子目标权重系数,对车架进行拓扑优化;根据拓扑优化的结果对车架进行二次设计,在保证刚度和安全使用条件下,对车架管件进行尺寸优化.分析结果表明,改进后的车架的刚度性能、强度性能和模态固有频率均有提高,车架减重24.1％,证明了优化设计的有效性和可行性,并为车架的相关设计提供了借鉴和参考.     

UUV非耐压承载结构多目标拓扑优化研究

鉴于非耐压承载结构对于UUV(Unmanned underwater vehicle)的重要意义,提出一种基于折衷规划法建立综合目标函数,以灰色-层次分析确定子目标权重系数的多目标优化方法。以某型UUV的非耐压承载结构为例,首先采用灰色-层次分析法,得到各子目标(典型工况的柔度和前3阶固有频率的平均值)的权重系数;然后,采用折衷规划法进行多目标拓扑优化设计。优化结果表明:该方法适用于UUV非耐压承载结构的初始设计,可行且有效。同时,对比层次分析法和灰色关联分析法,该方法计算效率更高,优化结果更加合理。     

某牵引车车架多目标拓扑优化设计

为了得到同时满足静态多工况刚度和动态振动固有频率要求的某牵引车车架结构,将拓扑优化的方法引入到车架的结构设计中。采用折衷规划法定义多刚度拓扑优化的目标函数的数学模型,而振动固有频率拓扑优化的目标函数的数学模型则采用平均频率法定义,综合刚度与振动固有频率的多目标函数的数学模型也采用折衷规划法定义。通过优化得到同时满足刚度和振动频率要求的车架拓扑结构。通过在Hyper Works软件中对车架进行静态和模态仿真,仿真结果表明,车架性能满足工作要求,这也验证了对牵引车车架进行多目标拓扑优化设计是合理可行的。     

采用组合赋权与雷达图法的张紧臂多目标优化

以自动张紧器为研究对象,结合发动机前端附件轮系(Engine front end accessory drive,EFEAD)系统的非线性有限元分析,采用折衷规划法定义张紧臂各摆角工况下结构的静态、稳态刚度和动态振动频率最大化的综合目标函数,并提出了一种改进的组合赋权雷达图法来确定各工况的最优权重系数,进行张紧臂结构的多目标优化设计.同时对比经验法、平均分配法和层次分析法定义权重系数的优化结果,验证了改进的组合赋权雷达图法的优越性.最后对张紧臂进行优化设计,分析结果表明:优化后张紧臂在质量减少的情况下,刚度性能和强度性能明显提高,各阶模态频率均可达到要求.     

汽车车架结构多目标拓扑优化方法研究

为了研究以静态多工况下刚度和动态振动频率为目标函数的车架拓扑结构,提出了一种结构的多目标拓扑优化研究方法。基于实体各向同性材料惩罚函数的拓扑优化方法,采用折衷规划法定义多目标拓扑优化和多刚度拓扑优化的目标函数,而振动固有频率拓扑优化的目标函数则采用平均频率法定义。通过优化得到了同时满足静态刚度和振动低阶频率要求的汽车车架结构拓扑。该方法避免了单目标拓扑优化无法考虑其他因素的缺点,适合连续体结构的多目标拓扑优化。     

汽车车架结构多目标拓扑优化方法研究

为了研究以静态多工况下刚度和动态振动频率为目标函数的车架拓扑结构,提出了一种结构的多目标拓扑优化研究方法。基于实体各向同性材料惩罚函数的拓扑优化方法,采用折衷规划法定义多目标拓扑优化和多刚度拓扑优化的目标函数,而振动固有频率拓扑优化的目标函数则采用平均频率法定义。通过优化得到了同时满足静态刚度和振动低阶频率要求的汽车车架结构拓扑。该方法避免了单目标拓扑优化无法考虑其他因素的缺点,适合连续体结构的多目标拓扑优化。     

考虑动态特性的多工况车身结构拓扑优化研究

由于车身结构在汽车行驶过程中主要是保证其静动态承载性能,因此在概念设计阶段考虑其多种承载工况,特别是车身的动态性能要求来确定车身结构的最佳拓扑形式十分重要。结合整车多工况多体动力学分析,运用折衷规划法定义整车实际行驶工况下车身结构静态刚度和动态振动频率最大化的综合目标函数,通过层次分析法确定各工况的最优权重系数,进行车身结构的综合目标优化设计。以方程式赛车的车身结构设计为例,进行综合目标的拓扑优化设计,结果表明该方法进行车身结构的概念设计可行且有效。同时,经对比根据设计经验和基于正交试验定义权重系数的两种方法得出的优化结果,其车身的刚度和前6阶频率均有不同程度的提高,且结构更加合理,同时提高了计算效率。     

基于折衷规划的车架结构多目标拓扑优化设计

为避免单目标拓扑优化无法考虑其他因素的缺点,笔者提出了一种车架结构的多目标拓扑优化研究方法.采用折衷规划法建立了车架结构多目标拓扑优化的数学模型,其中多刚度拓扑优化目标函数采用折衷规划法定义,振动频率拓扑优化目标函数采用平均频率法定义.以某越野车车架为例,通过优化得到了同时满足刚度和振动频率要求的车架拓扑结构.理论分析...     

基于多目标满意度的履带架拓扑优化研究

履带架是履带行走装置的重要结构件,为了得到其在多个工况下最优结构形式,将拓扑优化的方法引入履带架的结构设计中。分析了履带架典型工况,建立履带架结构多刚度拓扑优化模型;采用带权重的折衷规划法将多目标问题转化成单一目标问题,基于多目标满意度理论提出动态权重系数的计算方法。该方法中权重系数是相应单目标值的函数,避免了主观设置权重系数造成的偏差。根据拓扑优化结果重构三维模型,对其进行静力分析,并与原结构模型分析结果对比,验证了本文优化设计的有效性。     

考虑刚柔耦合的工业机器人多目标可靠性拓扑优化

为了减少工业机器人的制造和各种环境等随机不确定性因素造成结构系统性能下降,且综合提高其静动态特性、降低结构质量,提出一种考虑刚柔耦合的工业机器人多目标可靠性拓扑优化方法。利用多体动力学和有限元方法建立刚柔耦合动力学模型,获得特殊工况下臂部动态载荷。采用一次二阶矩法得到臂部可靠性指标,并用可靠性指标反映不确定性因素的影响,提出基于折衷规划法归一化子目标建立综合目标函数、以层次分析法确定综合目标函数中子目标权重系数,对臂部结构进行基于可靠性约束的拓扑优化设计。研究结果表明,优化后得到的臂部在满足可靠性的条件下质量减轻,整体刚度和强度性能明显增强,各阶固有频率均有不同程度提高。     

结构多目标拓扑优化设计

为了研究结构多目标拓扑优化设计方法,引入了数学规划法的相关理论,分别采用最短距离法、平方加权法、规范目标法、线性加权法和折衷规划法建立了五种不同的目标函数,将多目标拓扑优化问题转化为单目标拓扑优化问题。通过在一个优化实例中验证这五种方法,结果表明五种方法均能解决多目标拓扑优化问题,其中线性加权法在提高结构刚度方面贡献比较大,而折衷规划法更能提高结构的固有频率。     

基于满意度理论的卧式加工中心立柱性能优化

为了提高卧式加工中心的动态性能,针对关键结构件立柱,运用折衷规划法建立了以多工况柔度和1阶固有频率为目标函数的多目标优化数学模型,并引入满意度权重因子控制多工况权重比,进行拓扑优化后设计出新的立柱模型。对优化后的立柱进行验证,结果表明立柱的前4阶固有频率均有不同程度的提高,且通过优化有效地改善了卧式加工中心的动态性能,提高了自身的低阶固有频率,在三个坐标方向上的最大振幅比原模型分别下降了17%、77%和79%。     

支撑结构多目标拓扑优化设计研究

以支撑结构为对象,研究了多工况下结构材料的最优布局和结构固有频率最大化的多目标优化问题。在基于变密度连续体结构拓扑优化方法的基础上,采用折中规划法研究多工况下多目标优化函数问题,建立了支撑结构的拓扑优化模型,利用分析层级法确定了各子目标的权重,进行了多目标拓扑优化,得到了材料的优化布局方案,减轻了结构质量,提高了结构固有频率。研究表明拓扑优化方法适用于板壳类结构的优化设计。     

控制臂多目标拓扑优化研究

以控制臂为对象,研究了结构材料的多目标拓扑优化问题。应用加权特征值倒数法和折中规划法相结合的方法建立静动态多目标优化数学模型。在连续体结构变密度拓扑优化方法的基础上,建立了控制臂拓扑优化的有限元模型,确定子目标权重系数,进行了多目标拓扑优化。优化结果得到了材料的理想分布,提高了结构固有频率,减低了结构质量,实现多目标的同步优化。     

应急救援排障工程车作业动臂轻量化研究

为提高应急救援排障工程车工作装置的动态性能和工作效率,降低油耗,基于各向同性材料惩罚模型的(SIMP)多目标拓扑优化方法对其工作装置进行拓扑优化。采用折中规划法建立综合目标函数,用其加权频率特征值倒数的方法来抑制频率目标函数的振荡现象,在确定目标函数权衡系数中提出了一种基于迭代初始值的新方法。运用数学理论准确推导出动臂各铰接点的受力,引入坐标轮换变换解决动臂不同位姿下同时进行拓扑优化的问题。为得到工艺要求的结构,以拓扑结果为参考对动臂结构进行改进,以钢板的厚度为变量对其进行尺寸优化,得到满足复杂工况作业刚度、振动频率要求的动臂结构。优化后动臂的质量下降了12. 65%,结果表明该方法优化效果较好。     

考虑碰撞工况的电动汽车电池箱多目标拓扑优化设计

为实现电池箱的轻量化设计,同时满足电动汽车电池箱碰撞安全性,以某纯电动汽车电池箱为研究对象,对电池箱进行正面碰撞、后面碰撞、左右侧面碰撞工况的仿真分析。最后根据碰撞工况仿真分析结果,基于拓扑优化的原理,采用层次分析法确定静态多工况下最优权重系数,构建出静态多工况刚度和动态特征值的目标函数,利用带权重的折衷规划法和平均特征值法进行电池箱的多目标拓扑优化设计。结果表明:优化后的电池箱在满足碰撞安全性的同时减重26.6%,实现了电池箱轻量化设计。该结构设计可行有效,具有一定的实际应用价值。     

客车铝合金车身连接件多目标优化

铝合金客车车身多采用机械连接的方式,连接件的设计质量直接关系到铝合金客车的刚度、强度、模态及轻量化等方面的综合性能。文中面向铝合金公交车车身结构提出一种连接件的多目标优化设计方法,采用折衷规划法将单目标优化转化为多目标优化,根据优化结果获得兼顾刚度和振动频率要求的公交车连接件拓扑结构,并开展整车强度及刚度分析。结果表明：优化后的连接件质量减少35.79%;整车一阶固有频率提升12.1%;骨架弯曲刚度和扭转刚度分别提升了14.98%和31.32%;4种工况下公交车整体应力值均未超过其材料的许用应力。