基于等效静态载荷法的车身碰撞拓扑优化

将约束释放作为边界条件引入基于等效静态载荷法的拓扑优化中,以应变能作为整车刚度的评价指标,引入相对位移作为部件柔度的评价指标.对比研究了整车正碰工况下采用约束释放和单点约束作为碰撞分析模型的拓扑优化的异同以及不同优化目标对优化结果的影响.研究结果表明:采用约束释放作为边界条件的优化结果更集中于碰撞发生位置的结构优化,而采用单点约束作为边界条件的结果更倾向于在约束处分布材料;相对位移最小可以作为优化目标,而最大化相对位移最好转化为约束条件再优化.     

基于结构势能原理的动态载荷等效静态转化方法

针对结构动态响应优化过程中动态分析的复杂性和高耗时性,以及直接进行动态优化的不可行性等问题,提出了一种基于结构势能的动态载荷等效静态转化方法。 该方法通过分析结构势能的本构方程,应用动态应力解空间谱元离散的关键点识别方法得到了结构最危险的时刻,然后建立了基于结构势能原理的动态载荷等效静态转化数学模型,应用区域细分算法求解,最终实现了动态载荷等效静态转化,并以10杆桁架结构、124杆桁架结构以及两层桁架结构为例进行验证。 结果表明:文中方法得到的位移比文献方法更接近实际位移的6。74%,4。57%,8。50%,说明了文中方法的可行性和有效性。      

水下爆炸载荷的静态等效方法

水下爆炸对水中结构物的作用一是直接压力,另一个是使结构物产生速度和加速度,而且,不仅仅是结构物产生速度和加速度,其附加质量(也称附连水质量)也产生相应的加速度,即:爆炸要同时改变结构物和附加质量的动能与动量。水下爆炸作用下结构物的响应研究极其复杂,计算量极大。如果能采用静态等效的方法分析结构的响应,不但使结构分析过程得到简化,更重要的是为结构设计提供一个等效载荷值和施加方法。根据能量原理、动量原理和达朗贝尔原理,给出了水下爆炸载荷静态等效研究的分析方法和计算方法,并通过算例对该算法进行了验证。结果表明:提出的静态等效方法可行。     

基于能量原理的等效静态载荷法及其在活塞动态优化中的应用

针对位移等效静态载荷法在求解结构动态优化时遇到的等效关键时间点不合理、等效结果误差大等问题,提出一种基于能量原理的等效静态载荷法.该方法通过将结构动态响应解空间进行谱元离散,识别出结构的关键时间点,并在该时间点构建了基于能量等效的动态载荷静态转化数学模型.应用优化算法搜索得到了等效静态载荷集的最优解,从而将结构动态优化问题转化为静态优化问题求解.最后,通过在某柴油机活塞油腔结构的动态优化设计中的有效应用,验证了能量等效静态载荷法的有效性和工程实用性,拓展了等效静态载荷法的理论范畴,同时为复杂结构动态响应优化设计提供了一种新的思路.     

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Altair Inspire Studio的活塞头部件有限元分析及轻量化设计

利用Altair Inspire Studio软件建立活塞头部件优化模型,对原模型进行了有限元分析与轻量化设计,并进行了拔模、对称、挤出等工艺方案的优化对比,结果显示:在双向拔模与双向对称工艺下,优化后的活塞头模型质量较原模型减少了48.6%,模型在工况下的最小安全系数为3.1,满足零件的强度与轻量化设计要求,为活塞头部件的轻量化设计提供了新的思路与可行性方案。     

基于载荷谱的传动箱体轻量化设计研究

针对某特种车辆综合传动箱体强度过剩,质量过重的现状,需要对箱体进行优化.传统的优化方法是基于转速转矩的经验公式计算一个较大的动载系数,减少后续优化空间.此方法主要基于台架试验载荷谱获得动载系数及应力约束.建立箱体应力分布特征,筛选测点位置,对该箱体进行台架试验,测得危险部位的载荷谱.对载荷谱进行处理获得动载系数,对箱体支撑力进行修正.对箱体进行拓扑优化与尺寸优化,达到轻量化的目的.     

刚架结构等效结点载荷的显式表达

本文阐述了在一般分布载荷下,刚架结构的等效结点载荷的显式表达问题。首先,讨论了在集中力下的等效结点载荷的显式表达;第二,把前述的显式表达式推广到一般分布载荷的情况。     

冲击载荷下结构拓扑优化设计与动态响应分析

为解决结构动态冲击载荷拓扑优化计算过程复杂、计算效率低,而且难以收敛等问题,建立了一种在冲击载荷下结构的拓扑优化方法. 将双向渐进结构拓扑优化方法和等效静力载荷优化方法相结合,同时将权值法和材料插值模型引入其中. 采用内外双层循环的方式实现了冲击载荷下单相材料和双相复合材料/结构的拓扑优化. 通过两个算例验证了方法的可行性与高效性,并且对优化后的结构进行动态响应分析,分析结果表明与传统方法相比,采用新方法优化得到的结构,在冲击载荷下承载能力更好,说明该方法适用于冲击载荷下结构的拓扑优化设计,且优化流程简洁,计算效率高,优化平稳高效.      

BKX-Ⅰ型变轴数控机床结构参数优化

结合北京理工大学自行研制的BKX-I型变轴数控机床,以机床刚度为优化目标,应用MATLAB优化工具箱中序列二次规划法对机床上下平台的一些结构参数进行优化,使机床的水平刚度有了明显提高.优化结果发现:对于这种类型的机床,当上下两平台形状均为三角形时,机床有最优的水平刚度,这为该类型机床的结构设计提供了依据.     

内爆荷载作用下结构等效静载计算方法

爆炸发生在结构内部时，结构受到双重荷载作用：瞬时的冲击波荷载和长时间的准静态气体压力。针对内部荷载特点，采用等效单自由度法推导出了用于计算等效静载的动效系数解析式，并根据冲击波脉冲作用时间远远小于结构自振周期的情况，给出了简化表达式。参照此简化表达式，并根据计算的精确值，获得子具有明确的物理意义，可以代替原复杂解析式的精确简化表达式，为结构抗内爆炸设计提供方便。     

基于风致响应的高层建筑等效静力风荷载优化设计研究

针对高层建筑等效静力风荷载的优化问题,提出一种结合风洞试验结果和有限元分析的整体优化方法.首先采用有限元分析程序计算结构动力特性,结合相应模型的风洞试验结果,运用阵风荷载因子法(GLF)计算得到原型结构的等效静力风荷载.然后利用ANSYS的优化工具箱,以高层建筑顶部位移限值为约束条件,建筑物自重最小为目标函数进行优化设计.最后,运用整体优化方法对某60层钢框架结构进行优化设计.结果表明:整体优化后,在满足结构顶部侧移要求的前提下,结构基底等效静力风荷载最大降低了10.71%.同时优化分析结果也证明了本文提出的整体优化方法是可行的.     

轻型门式刚架结构的等效静力风荷载

针对现行规范对轻型门式刚架结构风荷载的取值没有考虑脉动风荷载空间相关性的情况,分别采用荷载响应相关法和国外风荷载规范求得门式刚架结构风荷载的分布和大小,基于与现行规范计算结果的对比分析,提出轻型门式刚架结构等效静力风荷载分布的估计方法.基于刚性模型同步测压风洞试验测得的门式体形模型表面风荷载时程数据,建立了轻型门式刚结构架有限元整体模型.通过按建议方法求出的风致响应与实际动力响应极值的对比,验证了建议的风荷载分布的合理性,计算结果表明采用该方法得到的风致响应更接近实际动力响应极值,且表达形式简洁,方便工程设计使用.     

机床主轴动态特性优化设计的遗传算法实现

机床主轴的动态特性设计可归结为特征值反问题的求解。研究了基于神经网络和遗传算法机床主轴动态特性结构优化设计的求解方法。计算结果及分析表明它是求解一切特征值反问题的有效方法。     

基于遗传算法的数控机床主轴优化设方法

通过分析主轴的结构和加工过程中的受载变形情况,建立了主轴优化设计的数学模型.针对传统优化设计方法在解决主轴优化设计中出现的问题,引入遗传算法,应用实数编码规则和改进的遗传算子对数控机床主轴进行优化设计.在VC++平台上,利用C++语言构建基于遗传算法的数控机床主轴优化设计系统.通过实例设计及结果分析,验证了应用基于遗传...     

基于混合蛙跳算法的机床主轴优化设计

对机床主轴的多参数优化设计的群智能算法进行研究.通过分析主轴的受力情况以及边界条件,建立了机床主轴的非线性约束优化的数学模型;同时介绍了混合蛙跳算法(Shuffled Frog Leaping Algorithm,SFLA)的基本原理,并将SFLA应用到实例计算中,得到了机床主轴结构参数的优化组合.试验结果表明,SFLA比其他常规优化算法的求解结果更可靠,充分显示了SFLA在机床主轴部件优化设计中的效益和应用价值.