基于HyperWorks的耕整机机架组合式优化分析

耕整机机架的轻量化和高强度化是机架设计的目标之一。在CATIA中建立了简化的几何模型,用Hy-perMesh对其前处理建立了有限元模型。以模态分析理论为基础,通过有限元软件HyperWorks对机架进行了模态分析,考察了该机架的刚度特性,并用拓扑优化中的变密度法,通过HyperWorks对耕整机机架进行了拓扑与形貌的组合分析,得到了高刚度和轻质量的设计方案。     

基于拓扑优化的某越野车拖车钩底座的轻量化设计

针对某越野车拖车钩底座质量过大的问题,利用有限元分析和拓扑优化进行轻量化设计。首先对拖车钩底座进行应力应变分析,结果显示最大应力远小于底座的抗拉强度,证明轻量化设计的可行性。然后进行拓扑优化,将优化后的结果进行曲线拟合,形成规则优化边界。将优化后的结果再次进行CAE分析,结果表明拖车钩底座在优化后最大应力与优化前有大幅度的降低,满足可靠性要求,质量减轻实现轻量化目标。     

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。     

基于ANSYS的FSAE方程式赛车后轮边系统优化设计和分析

针对某FSAE赛车,基于Altair Hyper Works有限元优化软件,使用拓扑优化的方法对立柱进行概念设计和重建模,对轮毂、制动盘进行集成化轻量化设计,基于ANSYS Workbench对设计零件进行分析,验证其使用强度和刚度。本文为进一步提高赛车的瞬态响应性能给出了更加明确的设计参考。     

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.     

全铝车身纯电动客车车顶骨架的轻量化设计

为了减少原全铝车身纯电动客车车顶骨架刚强度冗余,以某全铝城市客车车身为研究对象,基于拓扑优化理论对车顶骨架结构进行优化。建立全铝客车骨架有限元模型,选取形变较大的车顶骨架进行2种典型工况下的拓扑优化,依据拓扑结果对车顶骨架再设计,通过尺寸优化降低刚强度冗余,完成车顶骨架轻量化。结果表明,优化后的车顶骨架刚强度性能达标,质量显著降低。     

改进型烟秆拔秆粉碎机机架轻量化设计

研制了一种集烟秆拔秆、输送、粉碎和收集作业为一体的改进型烟秆拔秆粉碎机,且机架是影响整机质量和功率消耗的关键部件之一。为减轻机架质量和分析其动态特性,以机架为研究对象,建立机架有限元模型并进行静应力分析。在有限元分析的基础上,采用拓扑优化和基于遗传算法的多目标优化方法对机架进行轻量化设计,并以机架轻量化设计后的参数进行样机试制和机架振动验证试验。结果表明:优化后机架质量减轻了18%,样机的振动幅值谱在83.894Hz或其倍频处达到峰值,且激振频率远低于样机1阶固有频率,轻量化设计后的样机不会发生共振,改进型烟秆拔秆粉碎机机架的轻量化设计结果合理。     

基于变密度法的约束阻尼结构拓扑优化研究

约束阻尼结构拓扑优化是轻量化设计要求下实现噪声与振动控制的关键技术。采用有限元方法建立约束阻尼结构的动力学有限元模型。基于实体各向同性材料惩罚(SIMP)插值方法,以模态损耗因子最大化为目标,约束阻尼材料用量为约束,构建约束阻尼结构的拓扑优化模型。利用伴随向量法推导了目标函数对设计变量的灵敏度,通过优化准则法对优化模型进行求解。数值结果表明:优化后约束阻尼板结构的模态损耗因子提高比基本在50%以上,且振动振幅值有明显抑制。     

基于Workbench零件曲柄臂可靠性优化分析

文章分析了目前产品轻量化设计的现状,以某曲柄臂结构为研究对象,应用有限元分析软件进行了静力学求解,并基于其静力学结果对研究对象的结构进行了拓扑优化,依据优化结果对曲柄臂进行验证,通过改变对曲柄臂加强筋的厚度静应力对比分析表明,在满足刚度和强度条件下,曲柄臂的质量减少了4.1%,同时进行疲劳验证,该研究可为曲柄臂轻量化可靠性设计提供理论指导。     

全铝车身纯电动客车电池架轻量化研究

由于全铝车身纯电动客车装载电池包质量大,导致电池架结构笨重,因此需要对其进行轻量化设计。以全铝车身纯电动客车电池架为研究对象,进行有限元分析,得到电池架刚强度性能及模态频率;利用Opti Struct对电池架拓扑优化,依据优化结果重新设计电池架;对优化前后的电池架进行对比分析验证。结果表明,经拓扑优化后的电池架质量明显减小,避免了共振现象的产生,最大位移和最大应力相对优化前有所减少。     

基于SIMP法的机床斜床身拓扑优化设计

以某型数控车床斜床身为研究对象,利用SolidWorks软件建立床身的三维模型,并对模型进行了受力分析;在HyperMesh前处理软件建立床身有限元分析模型,利用OptiStruct求解器进行静力分析、模态分析,采用SIMP法对床身进行拓扑优化。研究结果表明,利用拓扑优化设计,可以设计出更合理床身结构布局形式,从而实现轻量化设计。根据优化结果,设计出床身的新方案,将优化方案与原方案性能进行对比。数据表明,新床身方案的质量比原方案减轻了4.3%,床身导轨的变形都有不同程度的下降,前三阶固有频率也均有不同程度的提高,验证了优化方案的可行性。     

变扭矩齿轮系齿面拓扑优化与实验

为了有效降低某齿轮传动系统在不同扭矩工况下的传动误差,控制齿轮振动噪声。利用齿轮拓扑修形计算公式和Romax齿轮仿真两种方法进行齿面拓扑优化,其中Romax仿真优化提供了一种全新、快速的优化计算思路。使用两种方法综合确定拓扑修形的修形量后,对未加工齿轮和拓扑修形齿轮进行了振动试验。频谱对比结果显示,拓扑修形有效降低了振动和噪声,改善了各项传动性能,证实Romax优化结果的正确性及齿面拓扑修形对降低噪音的可行性。为后续变扭矩齿轮系齿面拓扑优化提供了参考。     

基于应力特征的商用车前桥轻量化研究

以某型商用车前桥为研究对象,提出一种基于应力特征的轻量化研究方法。对前桥进行理论受力分析,从而确定有限元加载方式。建立前桥有限元模型,并对前桥典型工况进行静力学分析。结果表明,应力最大值低于材料屈服强度,因此存在轻量化空间;通过对前桥模态分析,证明了前桥动态特性的合理性。以前桥最大应力为约束进行拓扑优化,优化后模型在满足强度、刚度及模态要求下,减质3.4kg,实现轻量化。     

基于拓扑优化的FSC镂空链轮设计

为满足FSC大赛高效传动及轻量化要求,设计了一种对称结构镂空式链传动结构,对传动比、传动大小齿轮等关键参数进行设计并运用了一种二次拓扑优化方法对其进行优化,使用Workbench+Shape Optimization和ANSYS静态分析等软件仿真结果表明,优化后链轮结构减重48.2%,传动比经设计校核确定为3.54,大、小链轮在极限工况下的形变量和所受应力均符合设计要求。经实车验证,该设计满足实际需求。     

纯电动汽车减速器壳体轻量化设计与分析

针对新开发的一款纯电动汽车减速器壳体进行轻量化设计。首先将壳体的初始模型进行减薄,在Hypermesh软件中建立相应的有限元分析模型,并在MASTA软件中建立减速器刚柔耦合模型以获取轴承载荷。然后将有限元模型导入NASTRAN软件求解计算。通过静力分析、局部拓扑优化、模态分析、模态频率响应分析,结果表明优化后壳体的静态、动态特性基本不变,质量却由原9. 67 kg减轻至8. 45 kg,减轻比达12. 6%,轻量化效果显著。     

基于ABAQUS的飞机起落架扭力臂的拓扑优化

飞机起落架结构设计在满足一定结构刚度的前提下,应尽可能地轻量化。采用ABAQUS/CAE中的优化模块对起落架的扭力臂进行拓扑优化,基于条件算法建立优化任务,最终优化后的拓扑结构体积下降49.15%,最大应力下降4.09%,实现了轻量化的设计需求,为起落架的优化分析提供参考。     

机械臂轻量化设计方法研究

基于有限元方法对机械臂结构进行轻量化设计研究,对比不同优化方案的效果,并从模态、强度二方面对优化结构进行有效性验证。首先建立了机械臂结构的几何模型,对初始几何模型进行静强度分析,在此基础上进行轻量化方法研究,重点对比了两种不同优化方案的轻量化效果以及强度结果,最后对较优方案的设计模型进行模态分析,验证其动态特性。结果表明,两种优化设计方案均有较好的轻量化效果,较原始模型减重35%左右,其中基于变形最小化的优化模型结构更为合理,具有更好的结构强度,且动态特性满足设计要求。     

基于拓扑理论的新能源客车车身优化设计

提出了基于拓扑优化方法对某型号新能源客车车身骨架进行轻量化设计的方法。采用变密度法,以车身的柔度最小为目标,以体积为约束,利用Ansys软件对客车车身骨架进行了拓扑优化设计并设计出新型客车车身骨架。计算机仿真结果表明,经过优化设计后的客车车身重量比优化前减少了29%,取得了较好的轻量化效果。     

某汽车前轴轻量化及有限元分析

为研究汽车前轴轻量化方案以达到轻量化的目的,首先利用有限元分析软件ANSYS Workbench对汽车前轴在制动工况及动载工况下的受力进行分析,得出前轴应力分布情况。其次,根据应力分布情况对汽车前轴进行轻量化设计。最后对优化后的方案进行上述两种工况的有限元分析,并对优化前后前轴应力及重量进行对比,确定最终轻量化方案。     

基于Midas NFX的自卸车后门有限元分析及优化

以Midas NFX 2014软件为工具，对通力自卸车后门进行了有限元分析，确定了后门的应力、形变分布情况，同时对后门结构进行拓扑优化，并将优化前后后门的应力、位移和质量做了比较。结果表明，优化后的后门既满足刚度和强度的要求，又有效地减轻了质量，达到了轻量化、降成本的设计目的。