基于OptiStruct的汽车中央通道加强板优化设计

将碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)应用于汽车中央通道加强板,以原金属模型刚度分析的位移结果作为约束条件,使用OptiStruct求解器对复合材料中央通道层合板的铺层厚度进行优化。首先采用自由尺寸优化方法对中通道加强板进行优化设计,获得中通道加强板设计空间的初始样本,从而确定不等厚的铺层设计方案。结构优化中以复合材料的层合板质量为优化目标,以金属结构在轴向压缩、轴向拉伸、侧向弯曲、垂向弯曲、扭转工况等条件下产生的位移量为约束,得到复合材料层合板的铺层优化结果,再通过比对金属材料结构与优化后复合材料层合板结构的刚度和强度,验证优化分析结果满足设计要求。     

汽车中通道下加强板复合材料优化设计

对金属材料的中通道下加强板进行不同工况下的强度性能分析,按照等刚度设计的原则,利用HyperMesh中的OptiStruct模块对复合材料的铺层进行优化设计,最终得到与金属材料加强板具有相同强度的复合材料加强板,实现汽车的轻量化。     

小型甘蔗收获机台架结构分析与轻量化设计

为满足减少机器能耗、提高整体刚度的需求,基于产品轻量化思想对小型甘蔗收获机台架板件厚度进行尺寸优化设计。以台架板件加权特征值最小为优化目标、台架质量为约束,采用规划法对板厚进行优化设计,得到结构厚度的最优尺寸。优化后结构的1阶固有频率由25.91Hz增加到29.08Hz,提高了12.23%,台架的刚性得到加强。此外,通过尺寸优化设计,台架质量在原来的基础上减少了12kg,达到轻量化的目的,可为同类甘蔗收获机台架的轻量化设计提供参考。     

复合材料电池箱的轻量化设计研究

为了解决电动汽车的续航和强度刚度问题,以某汽车的电池箱为研究对象,实际测量尺寸并在CATIA中建模后导入ABAQUS建立仿真模型,进行电池箱的2种组合工况下的静强度和约束模态分析。针对电池箱的仿真分析结果,再使用碳纤维复合材料T300/5222进行材料替代,运用等代设计法对T300/5222的厚度进行设计以及铺层角度确定,结果表明,复合材料电池箱的动静态性能提高,电池箱质量降低,轻量化效果显著。     

基于LS-DYNA汽车前防撞梁仿真分析及其结构优化

为了满足某汽车前防撞梁轻量化的需求,采用比强度高的碳纤维增强环氧树脂复合材料(CFRP)作为主要减重方式;同时为了提高其耐撞性能,进而对其结构设计优化,使得碰撞性能符合国家标准。在保证原有防撞梁的连接方式、整体尺寸不变的前提下,依据等刚度设计方法初步确定CFRP防撞梁的截面厚度。考虑碳纤维复合材料成本、制造工艺的可行性、连接方式等因素,提出三种结构优化方案。按照国家低速正面碰撞规范,通过LS-DYNA软件对其进行低速碰撞仿真,根据仿真结果确定耐撞性能最好的方案。与原钢制保险钢相比,质量减少了74.07%,降低了材料成本,且制造工艺易实现。     

碳纤维-铝合金组合式节能赛车车架的设计与分析

根据节能竞技大赛对赛车车架的要求,考虑到复合材料的轻质和可靠性,提出采用碳纤维复合材料和铝合金材料组成一体式车架的设计方案。依据对车架功能性和工艺性的要求,建立了车架实体模型。在ANSYS Workbench仿真平台中,对车架底板采用不同复合材料铺层形式进行了静力学分析,得到最优的碳纤维车架工艺实施方案。对碳纤维-铝合金组合式车架在不同工况下进行了有限元分析。验证该方案满足比赛对车架的使用性能和轻量化设计要求,为探讨复合材料在节能赛车车架中的应用起到了较好的借鉴作用。     

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。     

新型碳纤维主轴箱的设计及模态分析

基于沈阳机床厂生产的I5M1.1立式加工中心主轴箱,设计了一种新型碳纤维主轴箱。对碳纤维复合材料主轴箱进行了铺层和工艺设计与评估,并对其各项力学性能进行了初步的分析。为了实验数据更加准确,对主轴箱结合面的刚度进行研究,以确定连接螺栓各方向的刚度来实际模拟主轴箱的工作状态,运用HyperMesh进行有限元仿真得到更真实的模态数据。综合工况考虑,提出本主轴箱的最优铺层设[0°/90°/+45°/-45°] s的对称铺层,以平衡其各向力学性能。最后将1阶固有频率提高至172.04 Hz,在不产生共振响应的情况下,电主轴最高临界转速可达17 204 r/min。     

大客车骨架设计与优化

客车骨架的结构设计和优化的主要目的在于实现客车的轻量化。车身骨架的轻量化设计以降低质量,并且通过结构的设计优化保证车身的强度、刚度,从而降低成本、提高燃油经济性。文章选用全承载式车身,对客车骨架的局部结构进行优化设计,对大客车的车身进行了优化,降低车身的质量,提高车身的应力强度,改善了应力分布。     

基于有限元法的牵引电机端盖轻量化设计

通过有限元法对某型号牵引电机端盖进行轻量化设计。在端盖质量不变的前提下,提出了4种端盖的通风筋优化方案,计算原方案及4种优化方案的刚度,发现增加筋的数量可以提高这种端盖的刚度。综合考虑工艺和设计,提出了最终优化方案,这种优化方案可以保证端盖的径向刚度不降低,同时减少端盖约3%的质量。     

重型商用车驾驶室轻量化设计

以某重型商用车驾驶室为研究对象,运用拓扑优化设计方法对该驾驶室进行轻量化分析与改进设计,并与原驾驶室的性能进行了对比。结果表明,轻量化驾驶室的结构强度、刚度和低频固有振动特性不低于原驾驶室,并使驾驶室抗前部摆锤冲击和高顶驾驶室耐顶压性能得到了改善。在不改变驾驶室结构材料特性的条件下,使驾驶室质量减小46 kg,取得了良好的轻量化效果。     

车身结构概念设计系统多目标优化模块设计

为了避免汽车车身设计后期的反复修改,开发了车身结构概念设计系统(VCDICAE)的多目标优化模块,设计了以车身结构刚度和模态为设计目标的多目标优化算法,可实现在车身质量不增加的前提下提高车身总体结构性能,从而为概念设计阶段实现车身轻量化提供依据,节约时间和成本。最后结合具体车型的概念设计过程,对该车身进行了多目标优化设计,提高了该车身的弯曲刚度、扭转刚度、一阶弯曲频率和一阶扭转频率,验证了多目标优化模块的有效性和正确性。     

碳纤维复合材料B柱轻量化设计

探讨了碳纤维复合材料在汽车B柱上的轻量化作用。对金属汽车B柱进行有限元分析,得到其应力分布及变形情况。对金属B柱模型进行简化,采用碳纤维复合材料替换金属材料进行结构设计,进而分析相对于金属B柱的轻量化性能。结果表明,碳纤维B柱相对于金属B柱性能更优,并且质量明显变小,轻量化效果明显。     

混凝土泵车轻量化臂架结构设计

随着混凝土泵车向轻量化方向发展,轻量化的臂架结构需求日益突出.以某型号混凝土泵车臂架结构为例,提出一种桁架式臂架结构拓扑优化设计方法.从臂架系统最危险工况的静力分析结果可知,末节臂架设计趋于保守.为充分发挥材料的承载性能,首先基于子结构法提取臂架的边界条件,然后根据臂架刚度和强度的工程设计要求,对臂架结构进行拓扑优化....     

基于一维搜索的车身轻量化设计

以一款低速电动乘用车为研究对象,讨论了车身静态分析有限元模型的建立过程。提出了基于一维搜索的车身轻量化设计方法,以应力为约束条件,零件质量最小为目标函数,对车身结构进行轻量化优化设计。优化后车身零件的应力值都向屈服极限靠拢,实现材料的充分利用。最后通过对比采用全局优化方法和整体优化与局部厚度改进相结合的优化方法发现,采用整体优化与局部改进的设计方法对提高材料的利用率更有效。     

有限单元法在汽车产品轻量化设计中的应用研究

阐述汽车产品轻量化设计的一般思路,通过参数优化软件ISIGHT耦合CATIA和ABAQUS来实现对各类汽车零部件的轻量化设计。对轻量化过程中的精确建模、搭建优化平台进行详细说明。该轻量化设计方法可在保证汽车零部件结构强度与刚度的同时有效减轻重量,为轻量化设计研究者提供参考。     

CAE技术在汽车产品轻量化设计中的应用研究

本文阐述了汽车产品轻量化设计的一般思路,通过参数优化软件ISIGHT耦合CATIA和ABAQUS来实现对各类汽车零部件的轻量化设计。对轻量化过程中的精确建模、搭建优化平台进行详细说明。该轻量化设计方法可在保证汽车零部件结构强度与刚度的同时有效减轻重量,为轻量化设计研究者提供参考。     

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.     

汽车结构设计的轻量化设计方法运用分析

汽车结构设计,要求具有较高的刚度,同时考虑到节能环保,安全方便。对轻量化技术进行应用,能够在一定程度上提升汽车结构刚度,设计时,考虑各种材料的优缺点,结合汽车对使用性能等的需求,对不同轻量设计技术进行选择。本文针对汽车结构设计的轻量化设计方法运用进行分析,介绍了轻量化技术优势,主要有:优化汽车结构设计,优化零部件设计,优化连接方式。探讨了汽车结构轻量化技术应用前景。结合这些内容,总结了轻量化技术在汽车结构设计中的应用,主要内容有:高强度钢的应用,球墨铸铁的应用,铝和铝合金的应用。     

方程式赛车悬架摇臂的设计及其拓扑优化

将悬架导向机构简化为平面连杆机构,进行摇臂的结构设计,通过Solid Thinking Inspire软件,对某方程式赛车悬架摇臂结构进行拓扑优化设计。在保证结构安全的前提下,通过拓扑优化原理,使摇臂轻量化,然后利用ANSYS Workbench对其分析校核。结果表明,其轻量化效果明显,且具有较高的强度和刚度。