大豆收获机车架的轻量化设计

以某大豆收获机的车架为对象,利用三维建模软件Solidworks进行了参数化建模,导入有限元前处理软件Hypermesh对车架进行有限元网格划分和模态仿真分析,对车架样件进行模态试验分析,验证了仿真模型和结果的正确性。对车架不同工况下进行了强度校核计算;以车架固有频率和动载荷系数为2.5时材料的最大许用应力为约束,以车架质量最小为目标,进行了轻量化优化设计,优化后底盘车架减质量16%。     

强度、刚度与模态约束下的FSC赛车车架轻量化

研究了在满足频率、强度、刚度约束的前提下,通过尺寸优化实现中国大学生方程式大赛(FSC)赛车车架的轻量化设计.首先,根据FSC规则要求建立车架的有限元模型.其次,设置5种静态特性分析工况、5个重要部位的刚度分析工况与前六阶自由模态分析工况对车架结构进行性能分析,构建以质量响应最小为优化目标,以材料的许用应力、重要部位的许用刚度和发动机的激振频率为约束条件,以车架管厚为设计变量的尺寸优化模型.最后,通过序列线性规划对非线性优化模型进行近似求解,取得了良好的轻量化效果:FSC赛车车架降重5.34kg,减重15.7%.     

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。     

重型矿用自卸车车架的模态分析和结构优化

针对国内某重型矿用自卸车车架动静态特性不良的问题,文章建立了车架的有限元模型,并进行了模态分析及测试。结果表明,实验模态和数值计算结果较吻合,且均显示车架的固有频率与电机激励频率重叠。为了改善车架的动静态特性,以静应变能和模态应变能的加权和最小作为优化目标,质量及电机激励频率作为约束条件,通过对各组件板厚特征对加权能和质量的灵敏度分析确定设计变量,对在凸凹路面减速转弯的整车满载车架进行尺寸优化和形貌优化。优化结果表明,车架在质量没有增加的前提下,加权能从8 500J减小到5 600J,车架不再与电机发生共振,且第1阶弹性固有频率由4.93 Hz提高到了6.50 Hz,最大应力从385.9 MPa减小到211.2 MPa,表明车架的动静态特性得到了改善。     

某轿车副车架轻量化设计

以制动工况为例,对副车架初始设计进行结构强度计算和模态分析,然后利用ANSYS对副车架进行尺寸优化,在强度允许范围内,减小副车架零件厚度,达到减轻副车架质量的目的,最后对优化后的副车架强度和模态频率进行验证。结果表明,副车架总质量减轻9.5%,说明该轻量化方法是可行的,为今后的副车架设计及改进工作提供参考。     

全地形车车架结构灵敏度分析及轻量化设计

为了快速有效地降低某全地形车生产成本,利用有限元前处理软件HyperMesh建立了某全地形车车架结构的有限元模型,运用Optistruct求解器计算其自由模态并与已有的试验结果进行对比,验证了该模型的正确性。通过Optistruct分析车架在多种工况下的应力分布和变形情况,计算其疲劳寿命并进行灵敏度分析,提出该车架结构轻量化方案,并分析优化后车架结构强度及疲劳寿命,证明了此轻量化方案具有一定的有效性。轻量化车架结构减轻了6.606 3kg,表明通过灵敏度分析能够提高结构优化效率以及轻量化效果。     

基于有限元的拖拉机倍速前桥壳体仿真研究

对一种减小转弯半径的黄海金马某型号园艺拖拉机倍速前桥壳体进行仿真分析,运用有限元软件建立倍速前桥壳体模型,对壳体进行不同工况下的力学分析,并对不同结构参数下的倍速前桥壳体进行模态分析,得出前桥壳体六阶模态的振型和固有频率.结果表明:壳体最大形变为0.232 mm,最大应力为124.120 MPa,其强度和刚度满足设计要求;壳体最小固有频率为323.33 Hz,远大于发动机和路面的激振频率,前桥不会发生共振现象;在高于外部激振频率的情况下,可减小壁厚,实现倍速前桥壳体的轻量化设计.上述力学分析和模态分析的结果可为倍速前桥的开发和结构优化设计提供参考.     

基于模态分析的前副车架轻量化

基于工程实际,在保证模态频率满足要求的前提下,为达到副车架轻量化的目的,建立了前副车架有限元模型,并对前副车架模态频率进行了仿真分析和试验测试。仿真分析的结果与试验所得结果相当,验证了有限元模型的正确性。以模态频率为约束条件,以副车架质量最小为目标,对副车架料厚进行了优化,并最终成功将副车架减重了13.4%。     

基于Isight的轿车副车架优化设计

构建副车架有限元模型,经过静强度和模态分析,其静强度远小于材料屈服极限σ_s。第一阶频率过低,影响乘坐舒适性。基于Isight优化平台,以质量最小化和第一阶频率最大化为优化目标,以1.2倍最大应力小于σ_s为约束条件,以副车架各零部件厚度为设计变量,并结合响应面法进行了优化设计。设计结果表明:优化后的副车架在满足强度要求时,质量减轻了12.1%,前六阶频率均有所提高,从而提高了乘坐舒适性。     

大型摊铺机车架的力学特性分析与结构优化设计

首先,基于大型摊铺机车架刚度和强度设计方法,建立大型摊铺机车架的有限元模型.然后,通过模态仿真计算与模态分析得到车架的前10阶固有频率及主要振型,并通过模态实验验证了有限元模型的正确性.最后,提出动静力学特性相结合的综合结构设计方法:以动态刚度为目标函数,通过相对灵敏度分析确定车架刚度薄弱部分,利用拓扑优化手段实现摊铺机车架局部形状的改变及加强筋的布置,以提高车架刚度;结合静力学特性,分析摊铺机车架在静置情况下的应力分布及变形情况,以校验其性能可靠性,最终完成车架结构优化设计.对优化后的车架进行仿真分析,结果表明,优化后车架第1阶和第2阶固有频率明显提高,同时车架质量减少了3%.     

基于多目标的汽车前端框架拓扑优化

针对汽车前端框架的结构和工况特点,建立基于Hyperworks的有限元模型,运用带权重的折衷规划法定义综合目标函数来进行多目标拓扑优化,通过灰色关联法和层次分析法分别计算静态多工况下柔度的权重以及动态低阶频率的权重。结果表明：优化后的汽车前端框架最大变形、最大应力分别降低了21.67%、34.39%;第一阶模态提高了10.56%;质量从3.55kg降低到3.32kg减轻了7%。采用多目标拓扑优化后的汽车前端框架不仅有效提高刚度、强度和固有频率性能基础,还能促进汽车前端轻量化水平的提升。     

电动摩托车车架结构优化设计

为分析某型号电动摩托车车架在振动工况下的结构强度并减轻重量,基于瞬态动力学理论,采用有限元方法,建立车架瞬态分析有限元模型,计算车架在振动工况下的动强度,得到车架在该工况下的应力分布状况,在此基础上结合Hyperworks优化模块建立以车架重量为目标函数的优化模型,在满足强度约束条件下对车架结构进行优化设计。理论计算和实验研究表明：该车架结构强度有一定富裕,在振动工况下安全系数较高,存在一定优化空间,优化后车架结构强度得到一定提高,符合制造工艺,同时车架重量减轻了12.1%,说明该优化方法对车架结构设计有一定指导意义。     

某电动客车车身骨架的轻量化

为了满足某电动客车轻量化的需求,在保证车身骨架在模拟车辆行驶的4种极限工况(水平弯曲、极限扭转、紧急转弯和紧急制动)结构性能良好后,用灵敏度分析找出能有效减轻底盘骨架质量而对骨架结构性能影响不大的部件.以型材厚度作为优化设计变量值,骨架总质量最小为目标,各工况下的最大位移为约束条件,对车身骨架建立多目标优化数学模型.利用响应面算法(RSM)得到优化后各设计变量的厚度值.对轻量化前后的车身骨架在相同条件下进行了模态和结构性能对比分析.结果表明:优化后4种极限工况下的车身骨架强度与刚度均能得到保证,模态频率也在要求范围内,且车身骨架总质量减轻45.6 kg,约占其总质量的5.36%,轻量化效果较好.     

基于混合灵敏度的某自卸车车厢结构优化设计

基于HyperMesh对某款自卸车车厢结构进行有限元建模,选取了水平弯曲工况和扭转工况进行有限元分析,得到了不同工况下的最大应力和变形,验证了模型的有效性;并对进行了自由模态分析,选取前10阶的固有频率和振型。在分析结果的基础上,以弯、扭刚度及一阶弯、扭模态频率为约束;以车厢结构总质量最小为优化目标,对34组设计变量进行直接灵敏度分析和混合灵敏度分析,得到了4组对结构性能敏感变量及16组不敏感变量,并对4组变量进行厚度增加及16组变量进行减薄处理。最后对选取的20组变量进行模型重构,对优化前后的结构性能进行对比,结果表明在不影响其他性能的前提下,减重9.8 %,取得了较好的优化效果。     

基于混合灵敏度分析的某自卸车车厢结构优化设计

基于HyperMesh对某款自卸车车厢结构进行有限元建模,选取水平弯曲工况和扭转工况进行有限元分析,得到不同工况下的最大应力和变形,验证模型的有效性;并进行了自由模态分析,选取前10阶的固有频率和振型。在分析结果的基础上,以弯、扭刚度及一阶弯、扭模态频率为约束;以车厢结构总质量最小为优化目标,对34组设计变量进行直接灵敏度分析和混合灵敏度分析,得到了4组对结构性能敏感变量及16组不敏感变量,然后对4组变量进行厚度增加及16组变量进行减薄处理。最后对选取的20组变量进行模型重构,对优化前后的结构性能进行对比。结果表明:在不影响其他性能的前提下,减重9.8%,取得了较好的优化效果。     

基于灵敏度分析的自卸车车架优化设计

建立了某自卸车车架有限元模型,通过模态试验和模态有限元分析,得出了车架固有频率,并且验证了该模型的准确性和合理性。依据车架结构的灵敏度分析结果来选择设计变量,在保证车架低阶模态频率的前提下,以车架轻量化为目标优化车架构件厚度,实现了车架质量8.0%的降低幅度;在控制车架质量的条件下,以提高车架低阶模态频率为目标,实现了车架结构的低阶模态频率和动态性能的提高。为自卸车车架结构优化设计提供依据。     

2CZ-21车架的优化设计

分析了甘蔗种植机车架在弯曲和扭转组合工况下的应力和应变分布,讨论了车架在危险工况下的强度和刚度问题,提出修改意见,并对原有结构优化,进行了后车架结构的轻量化方案设计。     

连续梁桥冲击系数与频率的对应关系

为明确在计算连续梁桥主梁不同荷载效应(位移、正负弯矩和剪力)的冲击系数时,采用哪一阶频率计算更加合理,以分联长度为r×30 m(跨数r=3,4,5,6)的预应力混凝土连续梁桥为研究对象,运用理论分析与有限元数值模拟相结合的手段,研究了位移冲击系数、正负弯矩冲击系数和剪力冲击系数与前3阶频率的对应关系。首先运用动力学和曲率模态理论得到了位移冲击系数、正负弯矩冲击系数和剪力冲击系数与各阶振型的关系式;接着运用梁格法分别建立r×30 m预应力混凝土连续梁桥的MIDAS Civil有限元数值模型,然后利用傅里叶级数分别对有限元分析中得到的前3阶竖弯振型进行拟合,最后将拟合得到的振型函数代入不同效应的冲击系数与各阶振型的关系式,从而分别得到前3阶竖弯模态对不同效应冲击系数的贡献百分比,并与已有研究成果进行对比,对该理论分析正确性进行了验证。研究结果表明:位移冲击系数、正弯矩冲击系数和剪力冲击系数根据第1阶竖弯频率来计算更加合理,在前3阶竖弯模态中,第1阶模态贡献了跨中最大动位移的84.4%～99.5%、跨中截面最大正动弯矩的77.2%～98.7%、支座截面最大动剪力的84.1%～99.1%;负弯矩冲击系数则根据第2阶竖弯频率来计算更加合理,在前3阶竖弯模态中,第2阶模态贡献了支座截面最大负动弯矩的70.0%～98.2%。     

车载电池包壳体力学性能分析与轻量化设计

电池包壳体作为电动汽车的核心组成部分,起到支撑和保护电池包的作用,其整体结构的强度直接影响电动汽车的安全行驶。对电动汽车电池包壳体进行了静态、动态及模态分析。静态分析表明,电池包壳体的应力较小,远小于材料的屈服强度,电池包壳体箱底厚度设计过于保守。动态分析是在汽车极限工况下获得电池包壳体的应力和位移的分布,结果表明最大位移位于箱底。针对不同振动源下电池包壳体的振动响应特性进行态分析,结果表明针对不同路面和工况电池包壳体的前6阶模态主要表现为电池包壳体上箱盖的局部振动,频率在安全范围之内。在此基础上,对电池包壳体进行了结构优化,在电池包壳体满足强度和刚度的条件下,优化后的电池包壳体重量减少了25.54％,达到了轻量化的设计目的。     

客车车架各行驶工况性能研究

将客车在静止和行驶状态下的力学工况分为四种工况。应用ANSYS软件对各工况进行了计算,得出了车架的应力分布和位移变化,全面掌握了车架的结构强度及刚度薄弱部位。得出对客车车架影响最大的行驶状态。得出车架应力分布比重,用以判定车架材料的利用率,为车架优化改进设计提供重要理论数据。