基于ABAQUS的飞机起落架扭力臂拓扑优化分析

起落架是飞机在起降过程中重要参与部件,也是飞机主要承重受力部分,对飞机起落架扭力臂的轻量化设计具有重要的研究意义。以飞机起落架的扭力臂为研究对象,利用仿真软件ABAQUS对其建模,导入优化设计模块,使用该软件自带的条件算法对飞机起落架扭力臂进行拓扑结构优化。拓扑优化后,与其初始设计模型相比,在承受的载荷基本不变情况下,应力减少了4%,体积减少了50%,满足扭力臂轻量化设计需求。     

基于ABAQUS的喷雾机喷杆结构拓扑优化

喷杆喷雾机在田间正常作业时,由于地面不平产生的激励会传递到喷杆上,导致喷杆的振动问题。为此,对一种喷杆结构进行了拓扑优化,从喷杆的内部材料布局出发,得到最合理的喷杆材料分布,通过优化喷杆自身的结构来改变喷杆的固有频率,使喷杆的固有频率远离激振源的共振频率区间。以材料的畸变能密度为优化目标,在ABAQUS软件中采用变密度法对初始喷杆结构进行了结构拓扑优化设计,并对优化前后喷杆结构的动力学特性进行了比较,验证了此次拓扑优化的合理性。结果表明:在该喷雾机喷杆的质量减少16.3%的情况下,喷杆的1阶固有频率增加了9.56Hz,有效避开了激振源的频率区间,减轻了喷杆的振动。本文可为喷雾机喷杆的动力学特性研究与结构优化提供理论依据。     

基于ABAQUS的汽车座椅头枕轻量化分析与研究

ABAQUS凭借其强大的非线性功能广泛应用于包括汽车、航天、土木、石油化工等各领域。根据GB₁5083法规,应用HyperMesh软件对某型号汽车座椅采用不同结构头枕分别进行有限元建模、后处理分析、求解,并分别对不同结构头枕座椅进行试验测试。对不同结构头枕分析及试验结果对比,得出的仿真结果与试验结果基本符合,可达到降低座椅重量,优化成本的目的。     

基于ABAQUS的客车车身骨架静态分析与轻量化研究

以客车的车身骨架为研究对象,利用ABAQUS软件建立了某客车车身骨架的有限元模型,对该客车实际运行中的4种典型工况（水平弯曲工况、极限扭转工况、紧急制动工况、急转弯工况）下的强度和刚度进行了分析,发现车身骨架强度有所富余。并在此静态分析的基础上对该车身骨架进行了轻量化设计,结果表明改进后的车身骨架结构强度和刚度满足要求。     

基于拓扑优化方法的赛车制动踏板轻量化设计

为了得到轻量化的赛车制动踏板,将拓扑优化方法引入到踏板的结构设计中,建立了轻量化优化设计的数学模型;并对踏板初始设计几何模型进行了3种受力情况的减重优化,得到质量分别减少301.5,319,293.95g的3种拓扑结构;最后,根据实际工况和机加工工艺要求选择第2种方案进行了强度、安全系数和寿命的仿真校核和样件的加工制造,并装配到赛车上进行了物理实验。结果表明,优化设计的制动踏板满足工作要求。     

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。     

基于双向渐进结构优化法的装载机动臂拓扑优化

利用双向渐进结构优化法研究了装载机动臂结构的拓扑优化问题。利用有限元软件ANSYS的APDL语言进行二次开发,实现了多工况下基于应力水平的双向渐进结构优化法(BESO)。对装载机工作装置的动臂进行多工况下的结构双向渐进拓扑优化,得到了动臂的最佳拓扑结构。结果表明了该方法的实用性和有效性,且比ESO方法具有更高的效率。     

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ABAQUS某汽车消声器的模态分析和结构优化

为研究某汽车消声器的振动特性,在SolidWorks中建立消声器几何模型;然后将其导入ABAQUS,基于有限元方法进行约束模态分析,对消声器的固有频率和振型进行了详细讨论;最后,在保证消声器性能参数不变的前提下,对现有消声器提出了3种优化设计结构并进行分析,为进一步解决现有消声器振动问题及其结构改进提供参考和帮助。     

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。     

基于拓扑优化的薄壁零件装夹布局确定方法

文章主要研究了大型薄壁零件加工过程中薄壁零件装夹布局的确定方法,提出了基于公差的子区域优化补偿方法,并考虑了补偿值与工件变形的耦合效应,利用有限元模拟和实际加工经验建立了工件不同的变形区域和耦合系数;并在实验中,以大型薄壁航空零件的加工为例,综合分析了这两种方法的结果。结果表明,子区域的优化补偿能较好地减少加工误差,为大型薄壁件的变形控制提供参考零件。     

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。     

基于ABAQUS的拨叉钻孔专用夹具有限元分析与结构优化

以某汽车变速拨叉零件加工为例,通过SolidWorks三维软件设计拨叉零件钻孔专用夹具三维模型,并根据夹具体的实际工况,计算夹具体所需的夹紧力与切削力.利用ABAQUS有限元仿真软件对所设计的专用夹具进行应力、位移以及相关模态分析.分析结果表明,拨叉零件钻孔专用夹具设计合理,并通过结构优化设计,增加了固有频率,提高了夹...     

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Abaqus的农用车制动踏板刚强度分析及拓扑优化

为了验证某新型农用车制动踏板的刚度特性与强度特性是否合格,采用Creo软件建立仿真分析模型,基于Abaqus软件对其进行材料设置、添加约束、加载集中力和划分网格,分析踏板在承受横向左右各100 N载荷和法向500、2 000和2 500N载荷时的位移变形和应力分布。分析结果表明,其横向位移之和、承受法向500 N载荷时的位移量、2 000 N载荷产生的永久变形量及2 500 N载荷时的最大应力均满足工况要求。对制动踏板进行了拓扑优化分析,并对结构优化后的模型进行了静力学分析,结果表明,符合工况标准的要求,可以作为该型农用车制动踏板轻量化设计的依据。     

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。     

基于骨骼重建机理的连续体结构仿生拓扑优化方法

骨重建是一种持续进行的新骨替代旧骨的过程,它通过具有骨吸收能力的破骨细胞和具有骨成形能力的成骨细胞来实现。在陆地脊椎动物中这两种细胞活动是严格平衡的,并且骨的拓扑形状是适应局部力学环境的。本文以Turing反应-扩散模型为基础,通过骨成形与骨吸收机理耦合建立了骨重建模型。该模型通过有限元方法和像素单元的添加和删除准则提出了连续体结构仿生拓扑优化计算方法,该方法将结构看成生长的骨骼,将寻找最优拓扑的过程比拟为骨骼的重建过程,应变能密度的均匀分布作为优化准则更新材料分布,直至达到一个平衡状态,并由此获得最优拓扑结构。最后通过典型的算例验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于模拟退火算法的机械臂刚度辨识构型优化与实验

针对机械臂关节刚度辨识的测量构型提出了新的优化方法和实验设计思路。首先,综合考虑机械臂形位以及载荷矢量对刚度辨识的影响,采用参数κ－1F(A)作为测量构型评价指标。在此基础上,通过合适的模拟退火优化算法得到基于κ－1F(A)的最优测量构型。基于设计的多向加载装置实现了载荷的优化加载。实验结果表明,与典型评价指标κ－1F(J)相比,κ－1F(A)的最优化测量构型能更好地克服多种测量误差影响,补偿后末端位置精度提高29.59%,最大位置误差降低32.71%。可应用于实际工业环境中的串联机械臂刚度标定。