多目标优化在车门轻量化设计中的应用

为提高车门刚度并考虑轻量化的要求,提出以拼焊板车门下沉刚度和质量为优化目标,基于车门下沉刚度和窗框刚度两种工况,采用最优拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,使用kriging模型拟合下沉刚度、窗框刚度、塑性变形量响应的近似模型,使用响应面模型拟合质量的近似模型.利用NSGA-II遗传算法进行寻优,得到车门质量和下沉刚度的pareto优化解集,并对优化解进行验证,最终得到理想的优化结果.     

基于径向基函数神经网络模型的车门结构多目标优化

建立了某轿车车门的有限元模型,利用灵敏度分析筛选出对模态和刚度性能比较敏感的关键钣件厚度作为设计变量,采用拉丁超立方试验设计进行样本设计,使用径向基函数(RBF)神经网络模型拟合车门质量、垂向刚度、侧向刚度及一阶模态频率响应的近似模型。以车门质量最小和侧向刚度最大为目标,以车门垂向刚度和一阶模态频率为约束,应用多目标遗传算法进行寻优,最终在满足模态和垂向刚度性能要求的前提下,侧向刚度提高了2.0%,车门质量减轻了1.7%,实现了车门的多目标优化设计。     

多目标优化下汽车车门性能分析研究

文章以车门关键部件厚度为变量,采用拉丁超立方试验设计方法生成20个样本点进行计算,建立了下沉量、凹陷量、一阶模态频率、质量的Kriging模型。其中,凹陷量模型误差较大,引入抗凹刚度进行替代。为了保证合适的质量和模态频率,适当协调车门下沉量和抗凹刚度的要求,并以此为约束,以模态频率最高与质量最轻为优化目标,求得最优解。     

基于系统的轿车车门下沉刚度分析及结构优化

针对轿车车门下沉的问题,以轿车车门为研究对象,建立了车门下沉刚度的有限元模型,对轿车车门下沉刚度的各影响因素进行了分析并优化.就车门在不同的边界条件下,系统地分析了螺栓简化方式、螺栓预紧力大小、铰链、车门钣金及车身钣金对车门下沉刚度的影响,根据实验数据和分析结果给出了改善车门下沉刚度的最佳设计参数.     

某轿车车门轻量化与疲劳寿命多目标综合优化

为了提高某轿车车门的综合性能,对车门总成进行轻量化和疲劳寿命的多目标综合优化设计。首先建立并试验验证车身及车门总成有限元模型,基于模型分析车门总成装备件质量、结构尺寸、刚度和安装位置等8项参数对车门疲劳寿命的影响;然后,以这8项参数作为优化设计变量建立车门总成多目标综合优化参数模型,以车门总成质量和疲劳寿命为优化目标,以车门框刚度为约束条件,应用多目标粒子群优化算法对车门总成进行综合优化计算,得到Pareto最优解集,依据工程实际选取1组最优解,并依此进行样件试验以验证优化方法的有效性。研究结果表明:在保证车门总成刚度和提高疲劳寿命的同时,车门总成质量减少2.44 kg,说明优化方法是有效的。     

基于Workbench的水平定向钻机大梁模态分析与优化设计

大梁是水平定向钻机的主要承载部件,其强度和刚度对钻机能否正常工作影响很大.本文分析了钻机大梁的结构和受力情况,采用Workbench建立大梁有限元模型并进行模态分析,根据其前六阶振动频率和模态振型结果对大梁进行结构优化,优化设计后的大梁固有频率明显提高,基本消除了共振的风险,同时质量及成本明显降低.有限元分析结果为钻机大梁的设计提供了参考依据.     

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%.     

基于近似模型的重载仿生腿多目标优化

针对大型六足机器人在运动过程中腿部刚度不足和振动的问题，提出一种基于近似模型的多目标综合优化方法. 建立有限元模型，分析各类复杂工况下腿部结构强度、刚度 和模态频率等性能，确定仿生腿的优化空间. 对仿生腿静态及动态性能建立参数化模型，定义相应的设计变量，采用优化拉丁超立方方法分别对仿生腿基节、大腿和小腿模块进行试验设计，获取初始样本点，拟合各模块响应面模型、克里格模型和径向基函数神经网络模型，通过误差分析选定精度最高的近似模型，并联合第二代非支配排序遗传算法，以静态刚度、质量和首阶固有频率为目标，约束最大应力，对仿生腿进行优化设计，对优化后的结果进行分析验证. 结果表明，重载仿生腿经所述方法优化后，在满足结构强度的前提下，平地工况最大变形下降9.73％，斜坡工况最大变形下降9.46％，首阶固有频率提升3.45％，仿生腿总体质量下降8.63％.     

基于复形调优法的复合材料身管优化

通过结构优化设计可以获得重量轻刚度好的复合材料火炮身管。根据设计要求，建立复合材料身管结构优化模型，以各层材料厚度和复合材料层的缠绕角为优化设计变量，身管强度和重量为约束条件，身管刚度为优化目标。结合有限元计算模型和复形调优法，建立复合材料身管结构优化的求解框架，并进行了编程求解。优化算例表明，复合材料身管在满足强度和减重要求的条件下，一阶固有频率提高了12．14％。     

某轿车白车身结构灵敏度分析及优化设计

以某轿车白车身为研究对象,建立有限元模型,对车身进行动、静态灵敏度分析,以车身结构件的板厚为设计变量,进行车身固有频率、车身扭转和弯曲刚度,以及车身质量对板厚的灵敏度分析,找出对车身动、静态特性影响较大的部件,并根据部件的动、静态灵敏度对车身结构进行优化设计;计算车身质量对其固有频率、扭转和弯曲刚度的贡献率,据此确定最优方案.该方法能够为车身结构动态特性的改进、车身的轻量化和车身结构的优化设计提供重要依据.     

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。     

基于有限元的天平校准系统基座结构优化设计

在Solidworks环境下建立三维模型,运用有限元软件对基座结构进行动、静态性能分析,得到初始模型的性能参数.以最小质量为目标函数,以刚度、应力和频率为约束条件,建立数学模型.提出一种基于渐进结构优化法的拓扑优化方法,引入过滤函数来解决拓扑优化过程中容易出现的数值不稳定、数值分布呈棋盘模式的现象,保证计算结果的准确性.对拓扑优化后的模型重新分析计算后发现,其性能依然优异,基频提升26.7%,质量减少5.8%.     

面向车路耦合的6x6轮式机器人动力学分析

为了准确的描述采用6个轮边电机独立驱动的双减震轮式机器人的响应特性以及轮胎的动载荷,通过构造适合不同等级路面的6x6轮整车13自由度垂向动力学模型进行仿真。该模型包含了双边六个车轮垂向位移,车身质心垂向位移,车身四角垂向位移,车身俯仰运动以及车身侧倾运动,并且将左右轮在行驶过程中的相干性以及行驶过程中左右轮地面信号输入的不同的情况考虑在内;同时利用三角级数法构造并验证了仿真所需的各级路面时域信号,可以模拟在任何等级路面下的运动情况;建立了利用MATLAB/Simulink平台求解该动力学模型,获得响应特性及轮胎动载荷的研究方法。结果表明,在F级路面下的整车13自由度垂向动力学模型的可行性以及准确性。可见,该动力学模型可为以后6x6双减震轮式机器人相关参数(例如悬架优化,有限元分析,轻量化设计)的优化提供参考。     

新开发某车型车门约束模态仿真分析

基于模态分析理论,运用CAE软件ANSYS对某型车车门进行了约束模态分析。首先运用CAD软件CATIA,创建了车门模型,在能够反映车门结构的主要动态特性的基础上,对车门进行了部分简化。其次采用壳单元Shell63,对整个车门模型进行网格划分,建立了车门的有限元模型。然后通过ANSYS分析,得到了车门的振动频率与振动类型。最后研究了车门材料、厚度和车门的结构变化对车门振动频率的影响,得出材料和厚度对车门的振动频率没有显著的影响,而其结构的变化对车门振型和频率有显著的影响。在此基础上,对车门进行了机构优化,避免共振以改善整车的乘坐舒适性。     

基于工况传递路径法的后背门振动噪声识别及模态分析

针对某国产SUV怠速时车内结构噪声过大的问题,结合工况传递路径法、有限元仿真和实验测试进行了噪声源的识别和确定。根据发动机以及排气系统对车内噪声的贡献,建立了该车型能量传递路径的分析模型,由工况传递路径法确定后背门对车内结构噪声的贡献量最大。然后,采用有限元软件对后背门进行有限元仿真,结果表明后背门的固有频率与发动机二阶频率之间存在耦合。同时,对该车型进行了整车实验模态和噪声测试,实验结果验证了方法的有效性。     

门式刚架端板连接节点承载性能的有限元分析

为提高门式刚架端板连接点的可靠性,基于有限元法,建立了螺栓预拉力的三维有限元模型,分析门式刚架端板连接Γ形梁柱节点的力学性能,得到不同端板厚度和节点构造形式。结果表明:端板竖放比端板横放节点有更高的承载能力和刚度,但端板竖放时对螺栓的受力及强度要求较高,对连接处的整体强度不利,易造成螺栓强度不足,故建议采用端板横放节点构造形式。该研究为门式钢架端板的工程应用提供了参考。     

基于灵敏度分析的车身结构优化设计

车身是轿车的关键总成,其结构决定了整车的力学特性,对白车身进行模态分析不仅能考察车身的刚度特性,而且可以对车身结构进行灵敏度及优化分析.文章建立了某轿车白车身有限元模型,考虑了白车身覆盖件板厚对一阶弯曲和扭转模态频率的影响及灵敏度分析,基于灵敏度分析结果抽取对模态频率影响较大的部件进行优化分析,以提高白车身一阶扭转频率为目标进行优化,以增强白车身强度.     

基于相对灵敏度的重型自卸车结构轻量化设计

为了实现重型自卸车的轻量化设计,通过对自卸车整体进行有限元建模,对其进行四种运输和两种卸料工况载荷作用下的刚度与强度分析及整车模态性能分析,评价其静态和动态工况下整车的性能要求。对整车部件进行位移、强度、模态和质量的灵敏度计算,并定义相对灵敏度。运用相对灵敏度分析的结果确定优化设计变量,在保证整车静动态性能不降低的前提下,对整车结构进行了尺寸优化和形状优化相结合的优化方法。结果表明,优化后整车静动态特性明显改善,且总质量减轻了10.2%。验证了该轻量化设计方法的可行性。     

轿车车身刚度优化方法研究

建立了国产某中级轿车车身刚度分析的有限元模型,计算并验证了其静态弯曲特性和扭转特性;结合结构分析软件,推导了板壳结构静态刚度修改灵敏度公式,进而进行了轿车车身扭转挠度关于各零件板厚度的灵敏度计算分析,为轿车车身刚度优化设计提供了依据.