基于SIMP理论的鞍座支架拓扑优化设计

以某型车辆鞍座支架为研究对象,针对其结构偏重的问题,采用拓扑优化的方法使其结构轻量化。采用基于SIMP的材料插值方法对鞍座支架进行静态强度下拓扑优化分析。然后基于拓扑优化后的模型对原有鞍座支架进行重新设计,采用有限元分析验证拓扑优化结果。结果表明,优化后的鞍座支架质量减轻了26.3%,优化后的结构强度和刚度都符合设计要求。     

连续体结构与支撑综合拓扑优化设计方法

针对标准结构拓扑优化时支撑边界条件预先给定不变的情况,将支撑作为设计变量参与优化过程,提出了一种基于SIMP的结构与支撑综合拓扑优化设计方法.这种方法被应用到最小柔度的刚度拓扑优化设计中,进行了二维数值实验,并讨论了成本系数、弹簧原始刚度和中间支撑密度单元对结构拓扑优化分布的影响.     

基于结构相似性的并联机构拓扑与尺寸同步设计方法

随着并联机构从单一尺寸设计和拓扑设计向两者融合方向不断发展,基于拓扑叠加-再惩罚和全变量正交设计-再拓扑的同步设计方法得到广泛应用,但两者存在设计效率低等不足。为解决上述问题,本文提出了一种基于结构相似性的并联机构拓扑与尺寸同步设计方法,该方法拓扑优化时以相同质量保留此条件下尺寸参数小范围变化对拓扑结构微弱影响为切入点,通过拓扑结构参数化缩放和刚度-质量元模型构建,形成并联机构尺寸-拓扑同步高效设计流程。以典型3-P-RS并联机构为例开展算例验证与对比分析,结果表明,相同质量条件下,所提设计方法比尺寸设计方法得到的各向刚度更高,即拓扑优化使RS连杆的材料分布更加合理。     

基于拓扑优化和形状优化方法的主轴承盖结构设计

提出基于拓扑优化和形状优化的主轴承盖结构设计方法.在拓扑优化建模中,提出基于RAMP插值函数的ICM拓扑优化方法.在形状优化建模中,提出基于近似一差分敏度分析方法的形状优化方法.拓扑优化和形状优化模型以结构响应量为约束,体积最小化为目标,保证不同层次优化模型的承接性.针对某内燃机主轴承盖进行优化设计,优化结构分析结果表明,优化后的主轴承盖在满足结构刚度和强度条件下实现了结构体积最小化.证明提出的方法在主轴承盖结构设计中可行且有效.     

基于LMS实验的发动机油底壳优化研究

油底壳是发动机辐射噪声的主要来源之一.通过分析研究油底壳与发动机产生共振的频率区域,进而对油底壳结构进行拓扑优化,改进模型结构.通过优化结果表明,增加密度较大位置的厚度同减小密度较小位置的厚度方法一样,达到提高模型的刚度目的,即提高了模型的固有频率,从而很好地避免与发动机形成共振,降低了发动机的噪声.基于LMS实验的方法提高了发动机油底壳结构优化的准确性.     

基于复合材料的发动机罩设计及分析

对碳纤维复合材料及结构优化设计方法进行了简单论述,重点应用结构优化方法,主要是尺寸优化和拓扑优化对碳纤维发动机罩进行了优化设计,并对原钢制发动机罩、优化前后的发动机罩进行了性能分析,验证了优化方案的可行性和优越性。     

浅谈车辆工程CAE中拓扑优化技术的应用

针对车辆工程中不同车型部件结构的特点,阐述了结构拓扑优化设计的一般流程,报告了代表性较强的相关软件应用现状与发展,包括优化过程中有限元分析模型的数据转换、分析计算、CAD优化模型提取.对提高整车零部件刚度、降低车身骨架及各零部件自重的优化分析应用研究进行了概括.实例论证了应用有限元法进行机械承载结构拓扑优化设计是一种有效的优化方法,可为机械结构及零部件轻量化设计提供重要的概念化设计参考,对今后结构优化中拓扑优化技术发展方向、应用范围及趋势作出了展望.     

基于拓扑优化的柴油机下曲轴箱改进设计

针对某型大功率军用柴油机,运用特征化实体建模技术,利用HyperWorks-Optistruct软件平台,开展了基于拓扑优化的该柴油机下曲轴箱结构改进设计。在优化设计中,以提高下曲轴箱结构刚度为目的,建立了以结构质量最轻为优化目标、下曲轴箱固有频率提高20%为约束函数的拓扑优化设计模型。优化后的下曲轴箱质量有了明显降低,前5阶固有频率也有了不同程度的提高,实现了移频和减质量的结构改进目标,并给出了曲轴箱结构材料的最优分布图。这为有效提高下曲轴箱的结构刚度,进而改善柴油机整机的结构辐射噪声,奠定了基础。     

基于ANSYS Workbench的发动机支架优化设计

以某品牌发动机支架为例,运用SolidWorks软件进行参数化三维建模,通过ANSYS软件的"双向参数互动技术"将模型导入到ANSYS Workbench中。利用ANSYS Workbench对该发动机支架进行静力分析,得到发动机支架准确的受力情况和应力分布部位,然后在静力分析的基础上完成该支架的几何尺寸优化和拓扑优化,拓扑优化后的发动机支架在不影响零件工作性能并且满足材料强度要求的条件下约节省40%的材料成本。新一代协同仿真环境ANSYS Workbench的应用,不仅满足了现代企业并行设计、快速设计的需要,也同样实现了产品质量的提高,材料成本的降低,在很大程度上缩短了工业产品的设计周期。     

基于节点变量法的连续体结构拓扑优化设计

为避免结构拓扑优化设计中的数值不稳定性及考虑制造因素,提出了一种节点变量的连续体结构拓扑优化设计方法。在指定的子区域内,采用不依赖网格的映射函数表示节点设计变量与节点密度变量的关系,实现最小尺寸约束,以满足加工工艺要求。以应变能力最小化为目标函数满足结构刚度要求,以结构体积作为约束,建立最小尺寸约束下的连续体结构拓扑优化模型,将移动近似算法用于拓扑优化问题求解。数值算例结果表明,提出的方法应用于连续体拓扑优化设计中是有效的,能够消除数值不稳定性现象获得清晰的拓扑结果,结构便于制造加工。     

柴油机支架优化设计及模态分析

为提高柴油机支架结构稳定性以及降低支架重量,以某品牌农用三轮车柴油机支架为研究对象,对支架进行形状和结构优化。首先运用UG软件建立支架的三维实体模型并导入有限元分析软件ANSYS,利用静力学分析模块Static Structural对支架进行静力学分析,得到支架准确的位移云图及应力云图,进而在静力学分析结果基础上,利用Topology Optimization模块通过变密度法对支架进行拓扑优化,并对比拓扑优化前后结果。结果显示,支架在满足使用性能的前提下减少了19%的质量,并且前3阶固有频率均有不同程度的增加。在提升支架力学性能的同时也达到了轻量化目的,可为同类型产品优化设计提供参考。     

基于Workbench板簧支架轻量化设计

板簧支架是连接板簧和车架的主要承载结构,对其进行轻量化设计对于整车的轻量化具有重要的意义。以板簧支架为研究对象,利用SolidWorks软件进行三维建模,通过SoildWorks和Workbench软件之间程序接口,将模型导入Workbench中,利用Static Structural模块、Response surface模块和Topology optimization模块对板簧支架进行轻量化设计。与初始设计的模型相比,在保持强度和刚度基本不变的情况下,质量减轻了2.7 kg,减少了23.4%,实现了板簧支架的轻量化设计。     

动态显式分析在冲压件结构优化设计中的运用

针对车身冲压件结构复杂,成形易产生缺陷的特点,运用非线性动态显式有限元方法,采用弹塑性各向同性材料本构模型,提出了基于非线性动态显式分析的冲压件结构设计优化方法。利用MSC-Dytran对某型号轿车的前横梁托架进行冲压过程的计算机模拟,对零件毛坯在冲压成形后的缺陷进行了分析,提出了结构修改方案,最终完成了结构优化设计。结果表明,零件结构修改可以有效避免冲压缺陷产生,并说明用非线性动态显式有限元方法进行冲压过程分析结果的可靠性和基于非线性动态显式分析的冲压件结构设计优化方法的可行性。     

后地板备胎下置的轻量化结构优化设计

通过对某车型后地板备胎安装结构的两种设计方案进行分析,详细对比了双纵梁限位式备胎安装结构和单横梁加限位支架安装结构的优缺点,同时通过CAE分析来进一步验证二者的结构设计效果,从而选出最佳的轻量化优化设计方案,以达到车身轻量化的设计目标.此外,在后续的车身相关零部件结构设计过程中,也可以参照本文的设计思路,寻求更好的轻量化设计方案,用以提高设计效率,减少开发成本.     

碳罐固定支架优化设计

通过对某款车型中碳罐固定支架初始结构设计所存在的两个主要问题（碳罐固定支架留在空间中的悬臂过长和在碳罐固定支架上的安装点连接强度相对较弱）,进行结构、装配关系等原因分析,然后根据这些原因问题进行结构优化改进。相应的结构改进包括：首先,通过缩短碳罐固定支架的悬臂长度用以减少其受力弯矩;其次,通过在碳罐固定支架周边增加翻边,来增加支架的强度,进而避免在支架折弯处产生变形或开裂。     

FSC赛车空气动力学套件支架优化

以中国大学生电动方程式赛车空气动力学套件的天鹅颈支架优化为研究目标,采用有限元方法对其进行受力、强度分析和拓扑优化。在满足大赛规则和强度的要求下获得最终的支架模型,比优化前重量降低了48.67%。赛车通过参加比赛实践验证优化后的支架符合赛事规则和强度要求,这对机械零部件的优化具有参考和借鉴意义。     

不同车型蓄电池支架结构设计分析

首先对蓄电池支架的结构组成进行了简单的阐述,并将蓄电池支架按照与白车身的连接形式分为焊接式和安装式两种结构.然后选取四种车型的蓄电池支架,进行其结构对比与分析,同时通过CAE有限元分析比较了4种蓄电池支架在X,Y,Z三个方向上的动刚度值,结果得出焊接式蓄电池支架的动刚度值相对安装式的要高,同时蓄电池支架的悬臂设计长度对其动刚度大小有重要的影响.     

某款汽车右悬置支架的优化设计

某款2.0L增压汽油发动机在搭载某款整车进行NVH试验时,在发动机高速高负荷转速段产生较大的振动和轰鸣声,经模态仿真分析,发现右悬置支架模态过低是主要原因。经过对右悬置支架进行优化设计,提高右悬置支架的模态后,高速高负荷转速区域产生较大振动和轰鸣声故障得以解决。     

具有镶嵌式型芯结构的油泵联接支架注塑模具设计

油泵联接支架是油泵安全平稳运行的保证,其成型质量的好坏会直接影响其整体性能。本文基于塑件的功能要求,选择PA66作为注塑材料;根据生产要求确定一模四腔,平衡式布局,确定了注塑机型号为XS-ZY-125,进行了分型面的选择、型芯和型腔的设计、推出及导向机构的设计。因油泵联接支架塑件底部加强筋壁薄且较密,型腔采用镶嵌式型芯结构,同时因联接支架中弯翘部分形状结构复杂,采取将两个型芯一体化结构的组合形式,极大地提高了联接支架的强度,有效改善了模具的使用寿命。     

解析上掀式背门备胎外置结构设计问题

为了有效提高汽车行李舱内的储物空间,增加汽车的运动感和造型时尚的风格,越野车和城市SUV等车型习惯将备胎布置在背门外板上,但是这种备胎布置方式,常常会导致背门出现下垂现象和备胎支架开裂问题。主要从车身结构设计方面入手,引入钣金件强度设计的理念,着重阐述备胎外置的上掀式背门与备胎支架的结构设计方法。并针对常见的备胎外置车型出现的背门周边间隙不均匀问题和备胎支架强度不足问题进行分析并提出有效的解决方案。