龙门导轨磨床立柱动静态特性分析及优化设计

以MM52160导轨磨床立柱为研究对象,首先采用Spaceclaim软件建立龙门导轨磨床立柱的三维实体模型,并利用Hypermesh有限元软件对该模型进行前处理,建立立柱的有限元模型。对该有限元模型进行动静态特性分析,然后以立柱的质量作为目标函数,最大变形量作为约束函数,选择对立柱性能影响较大的灵敏度尺寸作为优化设计变量,进行多目标尺寸优化。优化后立柱的整体质量减少了113.2 kg,减少量约为总质量的7.3%;最大变形量减小了2.833μm,减小量约为总变形量的10.7%。实现了在保证立柱刚度的前提下,立柱的质量和最大变形量降低的目的。     

汽车发动机曲轴有限元分析及优化设计

以汽车发动机曲轴为研究对象,对其进行有限元分析及优化设计。首先利用CATIA软件对其进行参数化建模,然后结合ANSYS Workbench软件进行有限元分析。最后以减小曲轴的最大应变和最大应力为目标函数,利用Design Exploration中的基于响应面的多目标优化对曲轴进行优化设计。结果表明,通过有限元分析及优化设计,曲轴结构的最大变形量减小了7.18%,最大应力减少了27.04%。由此可知,优化设计后曲轴的静刚度和强度均有一定程度的增强,提高了曲轴结构的可靠性。     

基于ANSYS的监测装置清洗轮优化设计

介绍了一种新型密闭容器料位监测装置的设计方案。基于ANSYS平台对监测装置的关键零部件清洗轮进行静力学分析,结果显示存在结构冗余。为获得更好的动力学性能,采用拓扑优化和多目标尺寸优化相结合的设计方法,以最大变形量、最大等效应力作为约束条件,对清洗轮进行了以减轻总质量为目标的结构优化设计研究。分析结果表明:与原设计方案相比较,优化圆整后的清洗轮总质量为0.998 kg,相比优化前的1.526 kg,质量减少34.60%;最大等效应力37.215 MPa小于材料的许用压应力110 MPa,说明力学性能满足要求;最大整体变形量为0.023 mm,满足最大整体变形0～0.25 mm的设计需求。     

基于有限元方法的液压缸结构优化设计

为了减小液压缸的重量,提高产品使用寿命,对某型号液压缸进行了静力学仿真,得到了液压缸的变形、应力参数。优化设计时以缸体内孔半径、缸体壁厚、活塞杆半径尺寸参数为输入参数,液压缸的变形、应力、质量为输出参数,通过ANSYS软件仿真分析获得了液压缸变形、应力、质量与缸体内孔半径、缸体壁厚、活塞杆半径尺寸之间的关系。然后以液压缸变形、应力、质量为优化目标,对其进行了优化设计。结果表明,通过有限元分析,液压缸的最大应力减小2.3%,最大变形减小4%,质量减小5.65%。     

大口径闸阀阀体强度分析与结构优化

利用有限元软件对楔式闸阀阀体强度进行计算和分析,找出应力集中点,以应力集中处的最大等效应力作为目标函数,以阀座凸台处基本尺寸作为设计变量进行优化设计.得到理论最优的结构尺寸,提高阀体的强度,使阀体的应力分布更加均匀.优化前后结果对比表明优化后的阀体最大等效应力减少16.7%,优化后的阀体性能得到较大改善.     

基于静动态特性的管道清淤机器人清淤盘的优化研究

目的为实现清淤装置的轻量化和提高工作可靠性,以参数优化和拓扑优化结合的方法对清淤盘进行静、动态特性研究.方法优化前通过有限元分析确定优化目标和顺序优化方法;以质量最小化作为优化目标,以应力和柔度作为约束条件建立参数优化数学模型,对基盘进行参数化优化;以柔度最小作为优化目标,以体积缺省比和应力作为约束条件,建立拓扑优化模型,对清淤盘进行拓扑优化;最后对优化后的清淤盘进行静、动态有限元对比分析.结果优化后,结构的质量减轻了37. 94%;迎水面积大幅减小;最大变形改变量分别为3. 04%和11. 07%;结构应力分别降低了55. 24%和87. 97%.结论清淤盘的优化达到了轻量化和减小迎水率的目的,结构刚度、强度均满足设计要求,且动态性能有所提高.     

AGV车型分层结构桁架设计与多参数联合优化方法研究

为了实现AGV车架结构的强度优化和轻量化目标,以一款自主设计的AGV为研究对象,设计了一类分层桁架式的新型车架结构,并实现了基于响应面模型与优化算法组合的参数优化。在静力学分析的基础上,基于拉丁超立方试验设计构建了响应面模型,以车架方形钢截面尺寸参数为设计变量、以车架最大等效应力为约束条件、以车架总质量为目标函数,采用遗传算法对车架结构进行尺寸优化,获得了设计空间内的近似最优解。结果表明:优化后的车架最大等效应力为154.87 MPa,最大变形为0.83 mm,满足强度和刚度要求;车架总体质量与原车架总体质量相比减少32.1%,验证了方法的可行性。该方法为车架结构的设计与制造提供了理论依据和借鉴。     

基于代理模型的副车架多目标优化设计

为提高多目标优化的效率,将代理模型应用到副车架轻量化设计中,首先在副车架有限元分析和参数化副车架11个设计变量的基础上,再利用径向基函数构造典型工况(制动、跳动和转弯)的副车架质量、第一阶频率和最大应力的代理模型,并且验证代理模型的正确性,然后以副车架零部件厚度为设计变量,以副车架质量和第一阶频率为目标,以典型工况中应力作为约束条件,进行快速多目标优化并求解,最后验证优化后模型。结果显示该副车架总质量减轻了8.8%,同时满足强度要求,提高了乘坐舒适性。     

新型海底管道连接器密封性能的优化

为了改善新型海底管道连接器的密封性能,给出了一种连接器关键结构参数的优化方法.论述了连接器的结构形式和工作原理,建立了以连接器接触压力方差最小化和最大塑性应变最小化为目标的多目标优化模型,运用径向基函数法建立了目标函数、约束变量与设计变量之间的数学模型,给出了连接器关键设计变量的确定方法,推导了临界接触压力均值的表达式.以某连接器为例,计算得到临界接触压力均值为370MPa,给出了影响密封性能的重要结构参数偏距与过盈量的优化方法,优化结果与有限元结果基本相同.最后对优化前后的连接器进行了对比实验,结果表明:优化后的连接器具有较高的承受内压与外载荷的能力,连接器的密封性能得到明显提高.     

基于复形法的大跨屋盖结构抗风优化

文章以广州国际会展中心E区张弦梁屋盖为研究对象,根据测压风洞试验确定最不利风荷载时程作为主要环境荷载,建立动力优化数学模型,以钢管厚度为设计变量,以构件内力和变形作为约束条件,以结构总体积为目标函数,采用复形法进行抗风优化,得到E区屋盖的抗风设计最优方案.研究表明:抗风优化大大减小了结构总体积,节约了用钢量,并使杆件受力得到较好协调,有效利用了材料性能.结构最大竖向挠度明显降低,因此提高了结构安全性.