轿车拖钩强度分析

文章采用有限元方法对拖钩强度进行分析以某轿车的拖钩为例,重点介绍了拖钩强度分析的具体流程,通过与目标值的对比,对其结构强度进行评价;并根据分析结果确定了优化拖钩结构的方案;对优化后的结构重新进行分析,仿真计算结果表明,拖钩的强度得到了提高.     

基于动力学仿真的反击式破碎机锤板优化

为了减少反击式破碎机锤板的材料用量，用MSC.Dytraa对某型号反击式破碎机转子与矿石的碰撞过程进行了动力学仿真。对碰撞过程中锤板的强度与刚度进行了分析，利用仿真结果对锤板进行了结构优化。优化后在满足材料强度条件基础上有效减少了锤板材料用量。结果表明：MSC．Dya-an可以较好地对反击式破碎机转子与矿石的碰撞过程进行动态仿真，对反击式破碎机的合理化与轻量化设计有重要意义。     

炮塔拆装台架变径设计与目标交互优化

为解决现役各种自行火炮炮塔拆装台架通用性差、种类冗杂的问题,通过分析其尺寸需求,设计了一种变径炮塔拆装台架,为实现拆装台架的轻量化设计并提高台架刚强度,提出了拓扑优化和尺寸优化相结合的目标交互优化设计方法.首先,以台架最易发生破坏的托盘质量最小为优化目标,最大许用位移、许用应力为约束条件,单元密度为设计变量,对托盘进行拓扑优化;然后,对拓扑优化结果进行规整,以提高刚强度为优化目标,质量不增加为约束条件,重要尺寸参数为设计变量,对托盘进行尺寸优化.结果表明,优化后托盘质量由1 421 kg减为1 032 kg,结构刚强度均有较大幅度提高,并通过工装试验验证了优化结果的有效性.      

基于整车虚拟样机的车体结构拓扑优化

基于整车零部件几何模型,结合车体的有限元网格划分及模态分析,构建履带装甲车辆刚柔混合虚拟样机,进行典型工况下的多体动力学仿真分析,输出若干关键时间点车体承受的荷载.利用有限元分析技术将荷载加载到车体有限元模型上,对车体进行结构力学分析和多荷载步拓扑优化.根据拓扑优化结果修改车体局部结构,并重新构建虚拟样机模型再次进行仿真分析,将应力和变形分析结果与原仿真结果进行比较.结果表明,结合动力学仿真和有限元分析进行结构拓扑优化,可以改善关键零部件的力学性能,提高刚强度,为改善装甲车辆的结构性能提供了一种有效方法.     

立式电机定子的振动特性仿真研究

采用Pro/E软件建立了电机定子虚拟样机模型,导入VisualNastran仿真软件中进行模态仿真研究,得到定子的固有频率和振型,通过模态实验验证了仿真结果.根据仿真结果,分析了定子的危险位置和振型.结果表明现有定子的结构基本满足设计要求,同时给出了定子结构的优化方案,仿真结果对振动实验和定子结构优化具有指导意义.     

双气腔油气式缓冲器缓冲性能优化分析

通过对双气腔油气式缓冲器结构参数的合理设计,可以大大提高缓冲器的缓冲性能.针对某型双气腔油气式缓冲器起落架,首先建立其数学模型,利用动力学仿真软件ADAMS中的Aircraft分析模块对缓冲器性能进行仿真分析,得到一系列试验样本点;基于非线性响应面法,利用所抽取样本点,建立了设计变量和优化目标间的数学关系;以缓冲器缓冲效率为优化目标,支柱最大垂直载荷和最大行程为约束条件,对设计变量进行优化;对优化后结构参数进行模拟仿真分析,结果表明优化后结果与仿真结果偏离误差在1.2%以内,拟合函数可信度较高;优化后缓冲器效率较优化前增大4.6%,优化方法切实有效.在对缓冲器仿真分析的基础上,为起落架缓冲器的设计和改进提供一种优化方法,有一定的实用价值.     

基于侧面碰撞的多用途乘用车侧面结构优化

为了提升多用途乘用车的侧面碰撞安全性能,采用有限元分析与实车试验相结合的方法,对其进行了结构优化.建立了该车的有限元模型,通过实车正面碰撞试验与有限元仿真的对比,验证了有限元模型的准确性.根据侧面碰撞法规进行了侧面碰撞仿真分析,采用正交试验设计方法,对B柱内外板和车门加强板选取5个优化参数,分别设置4个水平,得到不同的设计方案.采用极差分析法和多因素权重优化法对试验结果进行分析,找出最显著的因素水平获取最优设计方案.结合侧面结构特点,对车门和B柱结构进行改进得到最终优化方案.将优化后的车型与原车型仿真结果进行对比分析,结果表明:测量点的侵入量和侵入速度都有了明显的降低,验证了优化方案的有效性.     

基于拓扑优化的钢桥结构合理构型研究

采用拓扑优化的方法,对钢桥结构的合理构型设计进行了研究.首先,基于Hypermesh建立了一个矩形区域的初始有限元模型,在赋予钢材参数后,进行了静力分析.然后,对模型设定可设计区域,以结构刚度为约束条件,结构总质量最小为目标函数,应用OptStruct对钢桥进行了拓扑优化.最后,提炼结构优化后的计算模型,重新进行有限元静力分析,得到结构的位移和应力分布,并将优化结果与初始模型的结果进行了对比分析.研究结果表明:优化后的结构合理构型表现为拱和桁架的组合结构,通过优化设计,在结构刚度和强度基本不变的情况下,钢桥结构的总质量可降低54%.该方法应用于一个旧桥加固工程中,有效性和可行性得到了验证.     

某微卡汽车侧面碰撞仿真分析与优化设计

为了研究某微卡汽车在侧面碰撞过程中假人的胸腔与头部指标大于法规约束值的问题,以原方案的侧面碰撞仿真分析结果与海湾地区的法规为依据,选取车门与B柱内外板厚度、防撞杆与B柱内部缓冲结构厚度和门槛内吸能盒厚度与屈服强度为随机变量,假人的胸腔、头部、腹部和骨盆为输出响应值,确定了响应面模型;结合可靠性理论、一次二阶矩试验方法、优化方法与响应面模型,对微卡汽车的侧面结构进行优化设计,确定了使输出响应值最优的随机变量的各项参数值,并进行仿真分析。结果表明：优化方案使假人的各项伤害值均相应减少且小于法规约束值;提高了微卡汽车的侧面防撞性能;降低了侧面碰撞事故中乘员的致死率与致伤率。     

基于变密度法的山地自行车关键连接结构件拓扑优化设计

针对山地自行车减震器端和车架连接端的关键结构部件的轻量化设计问题,构建等比例三维实体模型,并采用变密度理论的拓扑优化方法,以最大化刚度为优化目标,以设计空间总体积和质量作为约束条件,对山地自行车结构部件进行拓扑优化再设计。优化求解获得一个新型的连接结构件,并对该结构在实际工况下的Mises应力、最大位移和安全系数等进行仿真校核,通过优化前后结构的分析结果综合对比,发现在保证结构部件强度、可靠性的前提下,该结构部件实现减重约50%,极大节省材料消耗。     

基于统一强度理论的结构力流优化分析

基于统一强度理论,融合结构设计与分析时具有客观性的综合力流方法,提出一种新的结构优化方法,将数学模型与定性力流图形相结合进行优化分析,目标明确,分析过程符合结构本质,结果具有力学合理性.采用改进遗传算法(ANGA)对一球壳模型进行基于统一强度理论的结构力流优化分析,结果表明:所提方法可以在满足结构强度需求的条件下,使结构的质量减少10%,有利于发挥材料的潜能;将定性的结构主应力迹线力流分析与传统拓扑优化理论相结合的分析方法,能使结构优化研究更适应工程实际应用的需求,对创新性结构设计和优化有一定的参考价值.     

某轻型载货车传动轴性能分析与优化

为了校核某轻型载货车传动轴的性能是否满足要求,基于有限元方法对其进行静强度分析,结果表明,低于其材料屈服强度,能满足强度要求。刚度分析结果表明,其刚度值高于试验要求值;对比分析结果表明随着轴管半径和厚度的增大,其扭转刚度也随之增大。扭转刚度实验表明,其仿真值与实验值基本一致。采用集成平台对轴管直径和厚度进行优化,优化之后其重量减轻5.8%。优化方案成功通过了整车道路耐久试验,因此分析与优化方法具有较高的可靠度和准确性。     

不同工况下螺栓连接梁有限元仿真分析与强度校核研究

为研究螺栓连接梁在不同危险工况下的结构强度及安全性,本文采用了仿真和理论相结合的方法,对受偏心载荷的螺栓连接梁危险工况进行综合分析。并针对仿真结果中应力较大的螺栓部分采用了建立子模型的方法进一步仿真分析,以确保横梁结构安全可靠。使用了力线平移定理对横梁所受载荷进行简化,并对横梁进行强度校核。研究结果表明：（1）横梁在危险工况下各结构均满足强度要求,且不同危险工况对横梁结构的变形及应力影响较小;（2）螺栓预紧力是导致螺栓结构产生较大应力的原因,而外载荷对螺栓结构的影响较小;（3）在忽略螺栓结构对横梁结构的影响后,横梁强度校核结果与仿真结果近似相同,且均满足材料的强度要求。综上所述,通过仿真分析及理论强度校核均可证明该螺栓连接梁在各工况下均能满足强度需求。同时该研究也为后续研究该类型横梁提供一定的仿真及理论依据。     

大功率立式电机YKSL2150转子有限元仿真与结构优化

基于Pro/Engineer建立了YKSL2150大功率电机转子的实体模型和有限元模型,应用有限元仿真软件Msc.Patran/Nastran对电机转子的应力应变进行了有限元仿真分析,得到了转子应力、应变、位移等的仿真参数.根据仿真结果,对电机转于结构的机械强度和刚度进行了校核,分析了转子的主要破坏形式和危险位置.结果表明,现有转子的结构基本满足设计要求,同时,给出了转子的优化方案,为同类结构的设计和改进提供了参考.图3,表1,参8.     

客车车架的结构优化设计

文章以有限元结构分析和优化算法相结合为手段,以某型大客车车架为例,根据对车架的静态强度、刚度和模态特性的分析结果,对车架局部进行了改进设计和中段纵梁的截面尺寸的设计优化,建立了中段纵梁的力学模型、优化参数模型及有限元模型,采用ANSYS参数化设计语言编制了优化设计程序,用ANSYS软件中的零阶优化方法获得最优设计;另外对车架主要结构进行了拓扑优化,优化结果使纵梁结构节省了部分材料.计算结果表明,该优化设计的方法可广泛应用于车架的优化设计工程.     

基于反向学习遗传算法的船舶舱室布局优化方法

为实现舱室布置参数化、智能化,针对船舶舱室布局优化设计的特点,建立包括舱室间物流强度目标、邻近强度目标和固定位置目标的多目标优化模型.在建立数学模型基础上,运用基于反向学习优化种群产生法改进的遗传算法求解该模型,通过扩大解的搜索范围使其跳出局部最优,引导种群找到全局最优解.最后,运用建立的优化模型和改进后的遗传算法进行仿真实验,得到了更加合理的结果,验证了本文方法的可行性和有效性.     

考虑增材制造填充结构强度的拓扑优化方法

提出了一种针对给定薄壁外形的内填充结构拓扑优化方法,用于设计具有优化结构强度、满足增材制造几何要求的轻量化多孔填充结构.基于p范数函数计算结构最大应力近似值,并以最小化该值为优化目标,以提升填充结构强度.通过在优化模型中考虑局部体积约束,获得多孔填充构型,并进一步提出局部体积上限动态调整策略,提升优化过程稳定性,避免优化过程约束过强导致结构构型和应力响应突变甚至优化失败.此外,考虑了自支撑约束,保证优化所得填充结构自支撑,且支撑给定薄壁外形的悬空区域.引入了基于两场公式的优化模型,确保优化所得填充结构满足增材制造最小尺寸要求.数值算例表明,所提方法优化结果与以最小化柔度为目标的填充结构拓扑优化结果相比,在相同质量下结构强度得到了显著提升.在此基础上,在优化模型中考虑了柔度约束,讨论了填充结构刚度、强度的相互影响规律.     

基于载荷设计的电动飞机复合材料机翼结构优化方法及试验验证

基于柔度法静气弹分析方法,对电动飞机复合材料机翼考虑气动弹性载荷的结构优化方法进行研究。以考虑翼型弯度的涡格法计算机翼气动载荷,并与CFD计算结果进行对比,验证其准确性。使用遗传算法对机翼结构进行铺层优化,以铺层度及铺层角度百分比为优化变量,结构重量最低为优化目标,强度及复合材料工艺性作为设计约束,对机翼结构进行优化,计算强度时考虑气动弹性载荷。最后通过静力试验验证仿真结果的准确性。研究表明直机翼考虑气动弹性载荷后翼根弯矩、剪力及扭矩均有增加,基于该优化方法可设计合适的机翼结构刚度,在满足强度设计要求同时能达到减重目的。     

基于GT-Power的某汽油机低速性能提研究

应用GT-Power软件建立了某汽油机的整机结构仿真模型,利用该模型对发动机的外特性进行仿真模拟,将仿真结果与试验数据进行对比,验证了该模型的准确性.在此基础上,对该汽油机的进气歧管长度、凸轮轴型线、可变气门正时、进气道结构等参数进行调整与优化,以提升该发动机低速的扭矩、降低外特性最低比油耗.并通过试验验证了方案的可行性,为产品的性能提升指明了方向、降低开发成本.     

经编机摆动臂有限元分析及优化设计

以有限元分析与优化设计理论为基础,结合UG NASTRAN有限元分析软件,建立了经编机槽针床摆动臂结构的有限元分析模型,对其结构进行了静力学应力分析,利用应力分析结果作为优化设计的强度和刚度约束条件,建立了经编机槽针床摆动臂的数学模型,并对其进行优化。结果表明,在保证零件强度和刚度的前提下,通过改变主要设计尺寸参数,使结构的质量减轻了7.6%,从而有效提高了机构的运行速度。