优化集成系统平台的建立及其应用研究

通过隐式参数化软件SFE CONCEPT进行参数化建模,利用多学科设计优化软件iSIGHT集成SFE CONCEPT、求解器LS-DYNA和数据处理器Matlab,建立优化集成系统平台,以实现产品开发过程优化的快速、自动化.以新开发车型前保险杠横梁为例,在保证碰撞安全性的前提下针对保险杠横梁的轻量化问题,对横梁空间形状、截面高度、宽度以及厚度进行优化.以质量最小为优化目标,碰撞压缩量与车体加速度峰值为约束条件,采用最优拉丁超立方试验设计和模拟退火算法,通过优化集成系统平台对模型进行40%偏置、刚性墙、刚性柱三类低速碰撞仿真分析,得到了满意的效果.     

基于汽车低速碰撞的尾部安全性能分析和改进

中国城市的交通比较拥堵,汽车在日常行驶中常发生倒车、追尾等事故,造成汽车后保险杠甚至车体损伤.针对汽车低速尾部碰撞事故,本文建立了汽车整车有限元模型,从吸能和对车体的保护角度评价保险杠系统的保护能力.根据仿真结果,将保险杠横梁的材料选为高强度钢,对保险杠系统的碰撞性能进行改进.结果表明,改进后的保险杠系统不仅满足碰撞法规要求,而且实现了减重45%的轻量化目标.     

轨道车辆车体刚度计算方法的研究

车体结构刚度是车体轻量化的主要限制条件之一,在实现轻量化的同时,只有保证车体结构有充分的刚度,才能保证其安装设备的正常工作。通过介绍车体简化成变截面变刚度及变质量的简支外伸刚性梁模型,对Pro/E软件对车体的实体模型、固有属性进行了分析,运用有限元计算求得车体整体刚度,从而有效改进车体结构。     

基于液压胀型成型技术的后扭梁成型轻量化设计

液压胀型成型技术已广泛应用于汽车轻量化中。文章采用液压胀型成型技术对后扭梁悬架进行轻量化设计,将传统V型横梁+加强板+横向稳定杆设计成液压胀型成型横梁,减少了零件数量,降低了后扭梁质量;运用CATIA软件对液压胀型成型后扭梁进行建模,在HyperWorks中建立有限元模型分析后扭梁的强度和刚度,并对动态模态和疲劳特性进行了分析。分析结果表明,与传统V型横梁后扭梁相比,液压胀型成型的后扭梁满足了后扭梁强度和刚度的需求,改善了模态和疲劳特性,降低了整车燃油消耗率,提高了整车舒适性性能。     

CRH5动车组车体底架的结构分析与轻量化研究

在分析现有轻量化研究方法和理论的基础上,对CRH5动车组M2S车体底架进行轻量化研究。使用ANSYS软件建立有限元模型,对车体模型进行网格划分,针对强度刚度标准要求,对各工况进行组合计算,通过有限元分析,确定优化工况和优化对象。在Opti Struct平台上采用变量分组法进行分别基于连续变量和离散变量的尺寸优化。对比研究优化结果,M2S车体尺寸优化后质量下降8%左右,由此探索M2S车体轻量化的有效途径。     

玄武岩纤维树脂混凝土填充结构机床横梁优化及性能分析

为探索提高机床基础件静动态性能和轻量化新途径,选取桥式龙门加工中心的移动横梁为研究原型.在满足刚度要求和轻量化条件下,初步设计了玄武岩纤维树脂混凝土(BFPC)填充结构横梁.以填充结构横梁外壳厚度为设计变量,通过响应面法分析变量对所设计横梁的质量、最大静应力等的影响,将原型横梁的最大应力和最大应变作为约束条件,填充结构...     

动车组列车车下设备悬挂参数对车体振动的影响分析

随着高速动车组技术的发展,车体的轻量化设计越来越被重视,但车体的轻量化设计会降低车体的整体刚度,从而会加剧车体及车下设备的振动.建立了考虑大质量车下设备及车体主要自由度的刚柔耦合车辆动力学模型,并利用模型分析了车下设备悬挂刚度对振动的影响.结果表明,车下设备悬挂系统的横向和垂向刚度的选择,应该从车体及车下设备振动两方面考虑,尽量避开加速度峰值.这种选取悬挂刚度的方法为工程应用提供理论参考.     

基于Hypermesh的地铁主横梁组成强度有限元分析

针对地铁列车在使用中主横梁组成易形成疲劳破坏和断裂的问题,通过分析上海地铁6、8号线主横梁受力及对称结构等特点,进行了该横梁的强度分析.应用Hypermesh分析软件对主横梁组成有限元模型进行了模型的前后处理,得到主横梁在强度状况下的应力图和变形图.通过分析主横梁的变形和应力状况,获得该横梁强度是否满足设计要求,并提出...     

中低速磁浮车辆与U型梁耦合振动响应

为了评估中低速磁浮列车在U型梁上的走行性能,建立了考虑比例?积分?微分（PID）反馈控制的磁浮列车动力学模型,以及轨排和梁高1.7 m、跨度25 m的U型轨道梁有限元模型。利用开发的磁浮交通分布式协同仿真平台,计算了20~100 km·h^-1速度下磁浮车?轨?桥系统的动力学响应。结果表明：U型梁跨中挠度、电磁铁悬浮间隙变化量、车体和U型梁梁体的竖向加速度随车速提高变化不大,U型梁跨中挠度不超过3.00 mm,跨中F型导轨最大竖向位移约3.81 mm,悬浮间隙波动量小于1.00 mm,车体质心最大竖向加速度为0.13 m·s^-2;梁端和跨中接缝处轨排的竖向加速度随车速提高先减小后增大,最大加速度达到5.0g。中低速磁浮列车在U型轨道梁上能够稳定悬浮和安全平稳运行。     

C80B型车体结构的强度及模态分析

以C80B型运煤专用敞车车体为研究对象,应用Pm／E软件建立三维几何模型．在有限元的理论基础上,论述了车体有限元模型的单元选取、网格划分及边界处理,然后在ANSYS软件中对车体进行静强度分析和模态分析．结果表明,该车型车体在各种工况载荷作用下,满足《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》要求,同时找出了车体的危险部位,为进一步改进敞车设计提供参考．     

磁悬浮大跨度桥梁车桥耦合系统动力响应

以规划中的株洲段磁浮跨湘江大桥为背景,推导出磁浮列车系统的总势能,根据弹性系统总势能不变值原理和对号入座法则,建立磁浮列车—桥梁耦合系统动力响应方程。基于Fortran语言编制计算程序,对中低速磁浮列车—大跨度桥梁的耦合振动特性进行分析研究,通过改变磁浮列车—桥梁耦合系统的动力响应参数,包括行车速度、列车载重、车道数及轨道不平顺,分析各参数对车桥耦合系统的影响规律,并综合采用狄克曼指标和Sperling指标对磁浮列车的行车舒适性进行分析判断。结果表明：桥梁振动舒适性良好,动力参数分析所得结论可为磁浮桥梁设计施工、日常运营管理提供参考。     

载货车车架的灵敏度分析及结构优化

文章阐述了基于灵敏度分析的车架轻量化方法.以载货车车架为例建立了有限元模型,取柔度灵敏度与质量灵敏度比值的绝对值较小的横梁和纵梁的板厚为设计变量,对车架进行了轻量化优化设计;优化结果表明,基于灵敏度优化方法是可行的,可推广应用.     

某排水车举升滑动机构轻量化设计

为实现排水车轻量化设计,提高燃油经济性,针对某排水车举升滑动机构,采用Hypermesh软件建立其有限元模型.基于刚强度分析Opti Struct模块,分析排水车举升滑动机构在极限工况下的结构强度和刚度,采用拓扑优化方法对主滑动机构进行横梁结构优化,找到最佳横梁位置分布,进而采用尺寸优化方法对主滑动机构和副滑动机构进行厚度优化.结果表明,优化后的举升滑动机构能够满足强度和刚度要求,优化后的机构质量减轻15.6%.     

基于ICM法的龙门式加工中心焊接横梁结构设计与优化

目的分析异型石材锯铣复合加工中心的工况,提出一种焊接式横梁的结构设计与优化方法,以提高关键部件横梁的动、静态特性.方法将横梁焊接工作过程中的各肋板作为独立单元,建立数学模型,设置边界条件,应用连续体ICM拓扑优化方法,对横梁肋板结构优化和肋板的分布进行设计规划.结果应用ICM法改进设计的异型石材锯铣加工中心横梁,在保证加工精度要求的前提下,其整体质量可以降低24.18%,生产成本较低约6.91%.结论该ICM拓扑优化方法有效地降低了优化求解规模和约束数目,计算效率得到提高,打破了传统经验设计的单一化,为今后的制造业结构轻量化设计提供了一种新思路.     

基于灵敏度分析的机床轻量化设计

对机床结构做轻量化设计,可以在保证刚度的基础上,减少制造成本。该文利用SolidWorks软件和ANSYS软件对一台机床(高速卧式加工中心)的结构件做分析测量,得到了各个结构尺寸变化时,质量变化对刚度变化影响的灵敏度。以灵敏尺寸作为优化参数、结构件质量作为优化目标、刚度和铸造工艺条件作为约束条件对该机床做了轻量化设计。利用计算机仿真轻量化过程,在保证刚度不降低的前提下,结构质量可降低312kg(6.9%)。结果表明:灵敏度分析是对结构做轻量化设计的有效途径。     

基于混合元胞自动机的铝合金保险杠横梁设计

为提高保险杠横梁的耐撞性并考虑轻量化的要求,提出铝合金横梁结构的设计方法.建立耐撞性有限元仿真模型,基于混合元胞自动机方法进行耐撞性拓扑优化,根据材料分布得到H型梁的结构;采用Kriging近似模型技术,进一步优化拓扑优化后的截面尺寸.结果表明,所提出的结构设计方法可以得到合理的截面形状和尺寸,提高了保险杠横梁耐撞性且实现了轻量化设计.     

基于Isight软件的聚丙烯玻璃纤维汽车水箱支架的结构优化

针对海马汽车BA01系列型号汽车所使用的聚丙烯玻璃纤维塑性材质的汽车水箱支架在其结构有限元静力学分析中存在的问题,利用计算机Isight软件并且基于遗传算法,对该水箱支架下横梁部位的横梁厚度、横梁截面倾斜角、水箱支架过渡圆角半径等三个结构参数进行了优化设计.通过对比优化前后的相关数据发现:优化后的水箱支架质量从5. 6 kg减轻至4. 635 kg,减轻了17. 2%;最大应力由2. 277 MPa降低至2. 107 MPa,疲劳寿命延长了3. 7%.因此认为,该结构优化可以有效地实现汽车轻量化和高疲劳寿命目标.     

贝雷便桥的设计与检算

根据某铁路特大跨径桥梁的桥型设计特点,介绍了铁路桥施工辅助便桥上部和下部结构的结构布置形式,阐述了便桥施工时主要部件的关键施工工序及要点。根据所满足的要求,对贝雷便桥上部结构的上横梁、钢纵梁和下横梁等主要构件进行了检算,对下部结构的钢管桩进行了承载力验算。检算结果表明,该便桥安全可靠,可满足主桥的施工。     

B型不锈钢地铁车体结构设计及强度分析

介绍了B型不锈钢地铁车体的结构特点和设计思路,并采用有限元软件建立结构计算模型,分析不同载荷工况条件下的屈曲、静强度及焊缝疲劳寿命,为车体结构设计提供依据。计算结果表明,该车体采用的板梁结构合理,满足车体的强度和稳定性要求,同时车体焊点与焊缝均满足疲劳寿命要求。     

基于ANSYS的某货车边梁式车架轻量化设计

针对车架轻量化设计问题,以货车边梁式车架为对象,开展轻量化设计研究。利用ANSYS有限元分析软件对车架改进前后的强度和刚度进行静态分析,分析结果表明,轻量化设计后车架的强度和刚度均满足设计要求。模态分析结果显示,改进后车架满足动力学特性要求,达到了车架轻量化设计的目的。