货车车架轻量化设计

为了降低车架质量,同时保证车架的强度、刚度和动态性能,采用了多目标拓扑优化方法进行设计。首先进行了原车架有限元分析,并建立了车架拓扑优化模型,采用折衷规划方法构造优化目标函数。然后利用层次分析法确定目标函数中各工况的权重系数。最后进行拓扑优化得到了车架拓扑结构,并根据拓扑结构对车架进行了二次设计。得到了新的车架结构,并与原框架结构进行了比较。结果表明,新车架模型的静、动态性能达到了设计要求,质量降低了12.13%。     

三维柔性微动平台拓扑优化设计

将有限元方法和结构拓扑优化方法应用于三维微动平台设计.以平台中心位置的输出位移为优化目标,以应力准则为约束条件,建立了三维微动平台的拓扑优化数学模型.该优化问题采用敏度分析方法和准则法求解,并采用过滤技术解决优化过程中出现的棋盘格式和网络依赖性问题.通过设计一个三维微动平台以及ANSYS的模拟演示,证明柔性结构拓扑优化方法适用于三维微动平台的设计.     

基于Matlab的新型双轴旋耕机的优化设计

简要介绍新型双轴旋耕机的设计方案,提炼出设计工作中关于侧面布局的优化问题,建立侧边布局的优化设计的数学模型,分析总结优化方案和约束条件,形成侧边布局的多目标优化。运用Matlab优化工具箱中的多目标优化函数fgoalattain求解,确定优化的设计参数。按优化的参数设计制造样机并试验。     

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.     

翻转犁结构设计及支架优化

翻转犁悬挂支架存在设计冗余的问题,为了对其结构进行优化,采用了拓扑优化和遗传算法优化相结合的方法。首先,在ANSYS软件中分析了网格划分方式对于仿真结果的影响,基于得出的可同时保障仿真准确度及解算速度的网格划分方式,利用拓扑优化模块对支架结构的形式进行了优化;其次,基于新的结构形式,设置4个尺寸变量,通过单变量仿真试验及多变量正交仿真试验,分析拟合出了关于支架最大等效应力及质量的多变量数值关系式;最后,以两个多变量数值关系式为优化目标,在MatLab中利用遗传算法对新结构形式下支架的尺寸参数进行了优化和确定。优化结果显示:优化后的支架具有更小的质量和更高的强度,实现了轻量化设计,可为类似结构的优化提供参考。     

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.     

发动机支架结构拓扑优化设计

突破传统的零部件设计方法,将基于变密度法的连续体结构拓扑优化方法应用到发动机支架结构设计中,以结构刚度作为约束条件,重量最小化为目标函数,对三种工况载荷下的发动机支架进行了拓扑优化设计,在保证结构强度的前提下,获得优化模型中材料分布的最佳形式,结合工程实践设计出刚度高重量轻的发动机支架合理结构,避免了设计过程中的盲目性和主观性,提高了设计效率。     

基于SIMP和SSV的结构与支撑拓扑优化设计

针对SIMP方法中,存在中间支撑密度单元,且对拓扑分布有一定影响的情况,引入SSV约束,提出了一种基于SIIVIP方法和SSV约束的方法即SIMP-SSV方法,其思路是用SIMP的优化结果初始化SSV方法中的设计变量,再用SSV方法得到最终的优化目标.用SIMP-SSV方法同时进行了具有最小柔度的结构与支撑的拓扑优化设计.算例表明,SIMP-SSV方法不仅使拓扑分布更加清晰,有效消除了中间支撑变量对结构与支撑拓扑分布的影响,而且可使最小柔度比SIMP的更小.     

概念设计中车身地板多目标拓扑优化的实现

针对承载式车身地板结构的特点,在某款车型车身地板总成自重得到控制的情况下,利用OptiStruct模块对其多工况刚度、各阶频率进行了多目标拓扑优化。实例论证了应用有限元法进行机械承载结构多目标综合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结构设计提供重要的概念参考。     

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.     

基于实测载荷的蔬菜田间动力机械车架结构优化

蔬菜田间动力机械作为一种新型机器,可以实现不同的收获前机械化作业,车架在田间作业时受到各种载荷作用,会伴随有动载荷影响,有必要对车架进行强度研究与优化设计。研究了其车架基于田间实测应变数据的多目标拓扑优化设计方法。利用HyperWorks软件对该车架进行有限元分析,得到了静应力分析条件下的应力分布,并确定车架的疲劳损伤热点;在数据分析基础上,粘贴应变片,组建动态应变测试系统,采集蔬菜田间动力机械典型作业工况下的载荷时间历程;对实测的应变时间历程数据进行预处理,分析车架在相应工况下的受力情况;利用nCode软件编制载荷谱,进行车架的疲劳分析与寿命预测,以此为基础提出了拓扑优化,构建了综合多种工况、以车架应变能和动态低阶固有频率为响应的多目标拓扑优化数学模型,进行轻量化设计。试验结果表明,车架的交叉焊缝处的疲劳寿命为7.5×104h,为15个测点中最短疲劳寿命,满足使用寿命要求,车架整体结构强度设计过剩。优化后的车架质量减小443.55kg,减轻了53.47%。     

基于遗传算法的制造质量控制多目标的优化

根据零件加工过程的加工和测量能力,给出了制造质量控制多目标的优化数学模型.针对遗传算法的特点,提出了基于遗传算法的制造质量控制多目标的优化方法.算例计算结果表明,遗传算法在制造质量控制多目标的优化方面具有良好的应用前景.     

猪舍废气净化系统填料结构多目标拓扑优化设计与试验

针对猪舍废气净化系统的填料结构,提出同时考虑结构机械性能与净化空间需求进行填料结构设计。将填料结构视为一种周期性结构,基于逆向均匀化方法和参数化水平集方法相结合的多目标拓扑优化方法,对周期性结构的单胞拓扑结构进行优化。以填料结构的最大等效体积模量和最大等效渗透率为优化目标,以等效孔隙率为约束条件,通过Hashin-Shtrikman属性边界得到等效体积模量及等效渗透率的极值,运用帕累托优化法求得满足多目标条件的帕累托最优解。根据帕累托最优解设计了不同孔隙率的填料结构构型,并通过试验验证填料结构设计方法的可行性与正确性。试验表明,填料结构前后端压力差与填料结构孔隙率成反比,与前端风速成正比;当填料结构孔隙率分别为80%、85%和90%时,稳定后平均除氨效率分别为66%、62%和58%。本研究可为猪场废气净化系统填料结构设计提供参考,可根据不同猪舍对风阻与净化效率的实际要求选择填料结构。     

基于正交设计模型的多目标进化算法

为提高多目标进化算法在求解复杂多目标问题上的收敛性和解集多样性,提出了一种基于正交设计模型的多目标进化算法。该算法在基于分解技术的多目标进化算法框架下,将正交实验设计方法同分解技术相融合。利用正交实验设计方法,有针对性地对父代个体进行重组,并生成多个保留优良基因的子代个体,避免了盲目性搜索以提高算法收敛性,并应用分解技术选择优秀个体来维持全局搜索和局部寻优的动态平衡。将该算法与目前典型的优异算法在18个标准测试函数集上进行对比测试,仿真结果表明所提算法相比另外4种算法具有良好的竞争力,在保持良好收敛性的同时,所获得的Pareto前端分布更加均匀,尤其在求解具有复杂Pareto解集的问题时,能保持较好的搜索性能。为了测试算法在求解含有约束问题的性能,将其应用于I型主梁多目标优化设计中,获得的Pareto前沿较均匀,且解集域较宽广,对比分析表明了算法的工程实用性。     

多邻域结构多目标遗传算法

为了解决应力约束类桁架结构的尺寸优化多目标问题,提出一种多领域结构的多目标遗传算法应用于尺寸优化设计。利用个体之间欧氏距离信息,将种群划分为多个领域以形成多个小生境种群。该算法为每个个体提供一定数量的邻居个体,并规定只能同邻居个体进行交叉变异操作,通过实验分析了不同邻居规模对算法性能的影响。将新算法与其他经典算法在18个标准测试函数上进行了仿真分析,结果表明,所得到的Pareto前端分布更加均匀且更加逼近真实Pareto前端,具有良好的收敛性和多样性。将该算法应用于经典的25杆空间桁架结构优化的求解,获得Pareto前端更均匀,收敛性更好,相对于其他的优化算法具有更好的优化效果。该算法在程序设计、求解空间及其方法通用性等方面表现出良好的性能,并且简单、实用,更加适合于工程实际应用。     

基于模拟退火算法的减速器多目标优化设计

提出了采用模拟退火算法进行减速器参数的全局优化的方法;针对斜齿轮减速器优化设计的多参数、多目标、多约束特点,建立了多目标优化数学模型;应用层次分析法计算了各目标权重。仿真结果表明,优化参数比原设计参数的优化解要好,说明模拟退火算法用于减速器优化设计是有效、可行的。     

高维多目标灰色稳健优化设计及其Matlab实现

提出了一种基于设计变量敏感度的高维多目标稳健性设计方法,建立了基于灵敏度分析产生附加目标函数的2种高维多目标稳健优化设计模型,应用灰色绝对关联度直接求解,并用Matlab语言的优化工具箱和符号工具箱来实现机械零件的稳健优化设计,计算实例证明了所述模型的可行性与实用性.     

多邻域链式结构的多目标粒子群优化算法

为了提高多目标粒子群算法求解多目标问题的性能,改善算法的收敛性,提出一种多邻域链式结构的多目标粒子群优化算法。首先,以一种环形链式拓扑结构,将种群划分为多个邻域,每个邻域之间相互交叉重叠,并针对不同位置的粒子,进行不同的速度和位置更新策略。其次,对所有粒子采用速度钳制策略,并引入差分进化策略对粒子进行扰动,从而进一步提高算法的多样性。通过14个无约束和3个有约束函数仿真实验,表明该算法相对于NSGA-II、SPEA2、MOEA/D-DE、SMPSO和OMOPSO算法,获得Pareto解集分布更加均匀,算法的收敛性和多样性也更好。为了进一步验证算法的可行性和有效性,将其应用于72杆桁架结构尺寸设计,并与其他优化方法进行了比较,结果表明该算法获得的Pareto前端更均匀,收敛性更好。     

基于多目标遗传算法的404P型拖拉机齿轮系优化

针对404P型拖拉机变速箱齿轮系存在的齿轮总质量大、疲劳强度低、换挡平顺性较差的问题,建立了以变速箱齿轮系总质量最小、疲劳强度最高、换挡平顺性最高为优化目标的齿轮系多目标参数优化数学模型.提出利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化求解.基于Matlab优化工具箱编写程序进行齿轮系参数的优化设计...