阀用超磁致伸缩致动器弓张结构静、动态建模与优化

为满足大流量超磁致伸缩电液伺服阀的驱动需要,设计了一种结构紧凑的弓张放大式超磁致伸缩致动器;基于力学基本原理和振动理论知识建立了弓张结构的静、动态模型;分析了弓张结构尺寸参数对其静、动态性能的影响;结合弓张放大式超磁致伸缩致动器应用于电液伺服阀的要求,利用多目标优化法确定了其结构尺寸最佳参数值,并利用有限元法对其静、动态模型进行了验证;设计了弓张放大式超磁致伸缩致动器样机,搭建了实验系统,并进行了静、动态实验。实验结果表明,弓张结构的放大倍数在8.13~8.72间波动,输出端最大位移可达107.9μm,固有频率约为168 Hz,测试所得结果与其静、动态模型计算值基本吻合;通过与优化前的性能相比,弓张结构的静态放大倍数在满足要求的条件下,其动态固有频率提高了55.6%;所设计的弓张放大式超磁致伸缩致动器基本上能够满足伺服阀的驱动要求,证明了该优化设计方法的有效性。     

阀用超磁致伸缩致动器弓张结构静、动态性能优化设计

为满足大流量超磁致伸缩电液伺服阀的驱动需要,设计了一种结构紧凑的弓张放大式超磁致伸缩致动器;基于力学基本原理和振动理论知识建立了弓张结构的静、动态模型;分析了弓张结构的尺寸参数对其静、动态性能的影响;结合弓张放大式超磁致伸缩致动器应用于电液伺服阀的要求,利用多目标优化法确定了其结构尺寸最佳参数值,并利用有限元法对其静、动态模型进行了验证;设计了弓张放大式超磁致伸缩致动器样机,搭建了试验系统,并进行了静、动态试验。实验结果表明,弓张结构的放大倍数在8.13～8.72间波动,输出端最大位移可达107.9μm,固有频率约为168 Hz,测试所得结果与其静、动态模型计算值基本吻合;通过与优化前的性能相比,弓张结构的静态放大倍数在满足要求的条件下,其动态固有频率提高了55.6%;所设计的弓张放大式超磁致伸缩致动器基本上能够满足伺服阀的驱动要求,证明了该优化设计方法的有效性。     

基于代理模型的减速器箱体参数优化设计

以某款减速器为研究对象,提出了基于Kriging代理模型的减速器箱体参数优化设计方案,同时考虑了刚度、强度与固有频率对箱体的影响,在满足箱体性能的前提下实现了减速器箱体的轻量化设计。基于HyperStudy优化软件,以减速器箱体厚度作为设计变量,使用Kriging代理模型构建变量与响应之间的关系,采用全局响应面法作为优化算法,以箱体的强度、质量和第1阶固有频率作为目标,对减速器箱体进行多目标优化设计。研究结果表明,优化后的箱体最大应力减小51%,同时箱体的质量减小5%,箱体的最大位移为0.092mm,优化后的减速器箱体性能有明显提升。     

基于模态分析的液压挖掘机工作装置动态优化设计

建立了液压挖掘机工作装置的结构有限元模型,通过对该有限元模型进行自由模态分析,得到工作装置的各阶模态频率和模态特性,确定影响液压挖掘机工作装置动态性能的关键模态频率,并以此作为优化目标,对主要结构参数进行灵敏度分析,以确定工作装置动态优化的设计变量。以工作装置几何约束、性能约束等为约束条件,采用扩展拉格朗日乘子法进行动态优化设计。实例分析表明,该动态优化方法,提高了工作装置结构的刚度,降低了结构的变形,改善了工作装置动态工作性能与结构稳定性。     

大型复杂结构动态性能自动优化设计的实现

白车身等大型结构通常是由几百个不同形状的冲压薄板焊接而成的复杂系统.由于影响参数多,应用商业结构分析软件自动实现其动态优化十分困难.为优选设计变量,分别推导了固有频率和振型矢量对其几何参数的灵敏度公式.将解析法与数值计算相结合,对商业有限元软件进行了二次开发.通过修改少量零件的厚度参数,使固有频率和振型均得到明显改善.3个有关汽车车身优化的应用实例,表明采用的方法对实现大型复杂结构的固有频率和振型优化是有效的.     

动力传动系弯扭耦合振动分析与灵敏度优化

以某车动力传动系为例,考虑了轴承联轴器和啮合斜齿轮等结构单元,按照一定的简化原则建立了其弯扭耦合振动模型,并且利用传递矩阵法获得了其固有频率和振型。对模型进行了模态分析,获得了弯扭振动与纯弯曲振动和纯扭转振动的关系,研究了耦合模态的振动形式与模态参与因子和有效质量,进一步得到振动特性。结合大量的试验验证了模型的准确性,最后通过传递矩阵法推导的灵敏度分析计算公式,对传动系的扭转刚度等结构变量进行分析优化,并且仿真证明了优化的准确性,解决了该传动系的异常振动问题,降低了汽车厂家改造的成本,为以后的动力性分析与研究提供了一定的参考。     

某三轴式公交客车门窗的刚度分析

目前客车门窗刚度没有形成相应的标准,车身结构的设计需要考虑其刚度特性。以三轴式公交客车承载式车身骨架为研究对象,在ansys软件中用有限元分析法,采用Beam188梁单元建立车身骨架有限元模型,并对模型进行加载和约束,在弯曲、扭转、紧急制动和急转弯工况下,计算得到各门窗结构的变形量,对比各工况分析客车门窗结构刚度,得到了各门窗的刚度数据,为车身刚度优化设计工作提供参考依据,对刚度不足之处进行设计改进。通过模态计算得到车身固有频率,并识别各频率下的模态振型,考虑客车行驶的动态特性对结构刚度的影响。     

基于粒子群算法的发动机悬置系统稳健优化设计

应用稳健优化设计理论,考虑设计变量的变差对优化设计结果的影响,建立了稳健优化设计模型.以发动机悬置系统能量解耦为目标,悬置刚度参数为设计变量,考虑目标函数和约束函数均值μ和标准差σ的变化,构造了发动机悬置系统的稳健优化模型.采用粒子群优化算法对发动机悬置系统的悬置刚度参数进行了稳健优化设计,并用Monte Carlo方法进行了分析.设计应用表明,优化方法可以有效降低系统解耦度对悬置刚度参数的敏感性,系统解耦度分布更合理.比遗传算法的计算效率高.     

液压挖掘机工作装置固有频率的试验灵敏度

在液压挖掘机工作装置模态测试的基础上,进行了质量、刚度对固有频率影响的试验灵敏度研究。分析结果表明:在斗杆与铲斗耳板连接处、铲斗耳板及铲斗侧壁等位置处,刚度对结构固有频率影响最为灵敏;在铲斗的耳板、侧壁、斗底和斗杆等位置处,质量对结构固有频率影响最为灵敏。得出了对结构动态优化设计有指导意义的结论,为开展液压挖掘机工作装置的动态优化设计提供了依据。     

轻小型喷灌机桁架结构力学性能分析与优化设计

针对中心支轴式与平移式喷灌机桁架结构存在的结构笨重、用料冗余等问题,依据其单跨结构形式设计出一款轻小型喷灌机桁架结构,并对其进行力学性能分析与优化设计。首先采用有限元软件ANSYS构建喷灌机桁架结构模型,讨论桁架结构在承受自重、自重+水重、自重+水重+风荷载3种场景下的受力情况,并对其强度、刚度和稳定性进行验算。其次以整体结构质量最轻为目标,各杆件截面尺寸为设计变量,各杆件最大应力和最大位移为约束条件,利用ANSYS零阶算法对桁架结构进行尺寸优化设计,在保证桁架结构稳定可靠的前提下减少结构质量。结果表明:影响喷灌机桁架结构稳定的主要因素为风荷载;在确保结构性能前提下喷灌机桁架结构优化前后用料变化较大,桁架尺寸优化效果较为明显。探讨喷灌机桁架力学特性规律,为日后喷灌机桁架结构的优化设计提供借鉴。