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.     

分离式制动钳结构优化设计及验证

为实现汽车制动钳轻量化并保证制动性能,提出由前缸（铝合金材料）、后缸（球墨铸铁材料）组成的分离式制动钳结构,利用拓扑优化技术对分离式制动钳结构进行有限元分析,对制动钳前缸、导向销孔连接区域、后缸进行材料及结构优化。优化前后对比试验表明,前缸最大应力由238.74 MPa下降为226.21 MPa,变形量由0.207 mm下降为0.195 mm;后缸最大应力由318.07 MPa下降为310.95 MPa,变形量由0.413 mm下降为0.338 mm。优化前后钳体刚度性能基本相当,分离式制动钳常温下变形量由0.23mm下降为0.19 mm,高温下的变形量由0.22 mm下降为0.20 mm。在保证制动性能的情况下,整体质量较优化前达到轻量化设计目的,其中前缸减轻16%,后缸减轻27%。     

沥青路面结构粒料层非线性行为研究

针对粒料非线性特性,利用有限元方法对沥青路面粒料层的结构行为进行研究.选取3种含粒料层的典型沥青路面结构(柔性粒料基层、半刚性基层+粒料层、粒料层+半刚性层的复合基层),并考虑2种沥青面层模量E(1000 MPa和10000 MPa),基于Uzan三参数应力依赖模型编制材料子程序,分别选用平均值法、中点值法、美国力学经...     

典型薄膜空间结构耦合动力学仿真分析

对典型薄膜空间结构运动过程进行动力学仿真,通过有限元仿真计算求解薄膜空间结构运动过程的动力学响应,分析结构展开过程的构型变化、应力分布情况;通过分析薄膜空间结构系统动能变化研究其运动过程及展开稳定性问题.利用非线性有限元软件SAMCEF Mecano对自碰撞、矩形展开和弹性气球充气扩展3种典型薄膜空间结构进行有限元建模,通过定义薄膜与薄膜的自接触、薄膜与柔性结构接触完成耦合状态下的数值仿真运算.仿真结果表明,运用SAMCEF Mecano可以实现薄膜空间结构典型运动方式的耦合动力学仿真分析;薄膜空间结构动力学特性受不同运动方式影响;薄膜结构展开速率越小其展开稳定性越好.      

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。     

仿生种植牙模型的三维有限元分析与结构优化

目的:研究不同弹性模量和厚度的仿生牙周膜对仿生种植牙模型骨界面应力分布的影响,优化仿生种植牙模型的结构.方法:对仿生种植牙三维有限元模型施加100N的载荷,应用三维有限元方法,分别对6种不同弹性模量和5种不同厚度的仿生牙周膜的仿生种植牙三维有限元模型的骨界面进行应力分析.结果:当仿生牙周膜弹性模量为689MPa、膜厚0.25mm左右时,骨界面上的应力最小且分布均匀.结论:在仿生种植牙模型中,取仿生牙周膜厚为0.25mm、弹性模量为689MPa时,能达到模型的结构优化.     

液压机下横梁结构拓扑的进化结构优化

针对传统的形状尺寸优化方法难于获得全局最优解的问题,应用基于应力突变率的双向进化结构优化(BESO)算法对传统三梁四柱式液压机下横梁进行结构拓扑优化,分析进化历程和参数指标.算法实现了液压机下横梁最优结构拓扑和形状尺寸优化的一致,获得了合理的液压机下横梁新型拓扑结构.有限元分析对比表明,新结构实现了结构最大应力最小化和应力分布均匀化,提高了材料利用率.     

种植体的应力应变分析及优化设计

采用有限法对种植体进行应力应变研究,为临床设计和选择最佳的结构参数提供理论依据。基于实验建立种植体有限元模型,对其结构尺寸参数设定尺寸变化范围,施加垂直向和水平向的载荷,观察种植体平均应力峰值的变化。基于有限元分析种植体的结构优化提高了结构的生物力学性能。     

基于自适应有限元的双向渐进结构优化法

将自适应有限元分析方法和双向渐进结构优化法结合,提出一种改进的Delaunay网格剖分方法和综合考虑应力及网格密度两个因素的网格删除准则。编制了基于自适应有限元分析的双向渐进结构优化法流程图。通过典型算例分析,证明这种基于自适应有限元的双向渐进结构优化法可行、有效。     

某型发动机压气机叶-盘结构优化分析

为快速提高后续批次发动机推重比,针对压气机转子叶-盘-鼓基本结构单元,基于通用有限元软件优化设计平台和循环对称结构静应力分析方法,在不改变叶片气动外形、盘鼓连接半径等强约束条件下,通过合理预设需优化位置的形状和尺寸设计变量,建立从榫头-榫槽连接式叶盘结构到整体叶盘结构的两步优化方法,缩减了优化迭代过程中结构静应力计算用的三维有限元模型规模,提高了优化效率。运用该法对某发动机高压压气机第三级叶盘结构进行优化设计,将最大转速下叶、盘、鼓的离心和气动载荷施加到优化迭代过程中、结构静应力计算用的有限元模型上,同时设置既可线性求解又能计入接触面上真实应力状态的叶、盘、鼓间的接触,贴合承载和接触实际。采用一阶方法进行优化求解,得到满足约束条件的尺寸设计变量解。对比分析优化前后结构的应力分布,证实该法有效,在保证结构可靠性的前提下,获得了较好减重效果。     

基于ANSYS的钢结构玻璃雨篷可靠性研究

对有限元分析软件ANSYS的概率分析功能做了基本介绍.为研究钢结构雨篷结构可靠性问题,运用ANSYS软件建立了典型钢结构雨篷的有限元分析模型.利用ANSYS软件的概率分析模块来进行钢结构雨篷可靠度分析,选择雨篷结构的载荷、弹性模量等各种设计参数作为随机输入变量,通过交互式界面整理得到APDL命令流建立可靠性分析文件并进行分析,进而得到危险部位的最大应力与最大变形的可靠性概率,得出各设计参数与目标变量的灵敏度关系,可为结构优化设计作参考,提高设计效率.     

渐进结构优化方法在联轴器优化设计中的应用

针对联轴器优化设计中普遍关注的结构轻量化和最大应力最小化问题,借助Hyperworks 有限元分析软件,采用渐进结构优化方法,对SSWZ330 型十字轴万向联轴器进行了结构拓扑优化设计。优化后,可使材料节省9． 17%,工作时最大静应变减少2． 3%,最大应力减少52． 1%,改善了结构性能,减轻了结构重量,拓展了Hyperworks 软件在机械部件结构拓扑优化设计领域的实际工程应用。     

基于Kriging算法与PSO算法的桁架机器人横梁模块智能优化设计方法

桁架机器人搬运能力强、操作方便、定位精度高,在制造业中具有极其重要的作用。 针对桁架机器人自重大而导致的运行稳定性较差和材料冗余等问题进行结构优化设计研究。目前桁架机器人的结构优化设计研究有限元仿真有限元仿真调用次数多,时间损耗大,优化效率低。针对此问题,在分析了桁架机器人横梁部件尺寸、负载与应力、形变之间的关系后,提出了一种基于Kriging模型与粒子群算法的结构优化设计方法,可以有效减少有限元仿真的调用次数,节约时间,提高优化设计效率。     

基于壳梁单元耦合理论的车身有限元分析及其轻量化设计

在梁单元的基础上,采用壳单元和梁单元混合模型,并对壳元和梁元的边界耦合的刚度矩阵进行了详细的推导.利用通用有限元分析软件ANSYS计算了天然气公交客车在弯曲、扭转、转弯、刹车4种工况下的应力及变形.根据计算结果提出了轻量化的方案,并对应力集中点进行了结构优化,利用ANSYS对改进后的车型进行计算,结果表明改进方案可行.     

800t铸造起重机双钩式吊钩结构优化分析

应用有限单元法和优化设计理论,对某铸造起重机吊钩设计参数进行大量的数据分析研究,探索了这种双钩型吊钩设计参数与结构力学特性,以及吊钩工作时设计参数与吊钩应力分布规律的关系,从而达到优化设计,减少重量的目的。     

工字型截面构件的船体板架结构可靠性优化

利用有限元方法进行结构分析,建立失效模式的安全余量方程,失效模式的可靠性指标由一次二阶矩法确定,由分枝限界法识别主要失效模式,结构系统和主要失效模式的可靠性指标之间的关系通过ＰＮＥＴ法（概率网络估算法）确定,并依此导出系统可靠性指标相对设计变量的导数。结构的可靠性优化,通过考虑具有工字型截面梁元的稳定性,将设计变量减少一半,降低优化规模,然后,采用最佳矢量法完成两类优化设计：在结构系统可靠性约束下     

某车型水箱下横梁开裂分析研究

针对某车型可靠性试验时发生车身水箱下横梁异常开裂问题,通过多体动力学分析获得车身悬置点载荷并进行有限元分析,对车身水箱下横梁开裂问题进行分析和验证.结果表明水箱下横梁异常开裂是由于下横梁台阶处有应力集中现象,台阶开裂位置的最大应力值为294.2 MPa,选用材料为HC340LAD+Z,屈服的极限为340 MPa,但因高周疲劳（循环次数较多）依然产生破坏,找到开裂原因,并提出结构优化方案,通过道路试验验证,优化后的结构能够满足设计要求.     

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。