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.     

磁浮列车车体横梁轻量化研究

车体横梁是低速磁浮列车车体的核心部件,上部承载着纵梁和整个车体,下部通过滑台连接空气弹簧,在磁浮列车结构中起着承上启下的作用。利用三维设计软件Solid Works对上海临港低速磁浮列车车体横梁做了轻量化设计,并运用有限元软件ANSYS对轻量化设计后的横梁对车体模态和静力的影响进行了有限单元验算分析。经验算,该轻量化设计非常合理,能有效减轻低速磁浮列车车体自重提高运载能力。该设计和数值分析可以为磁浮列车轻量化设计提供参考依据。     

JDB2000A电动垃圾车底盘结构分析和优化

JDB2000A型电动垃圾清扫车已经投入生产使用中,但是底盘的结构设计的并不是完全的合理,而且重量相对而言过重,需要进行一定的结构优化。所以对底盘结构进行三维建模,并且用ANSYS分析软件进行应力学分析,找出底盘结构的应力薄弱区和可以优化的部分。进行一定程度的结构优化。这样避免了底盘结构的薄弱区域破坏,并且在保证车辆正常使用功能的情况下,使得电动垃圾清扫车实现了轻量化。减轻了整车的重量,加长了电动垃圾清扫车的工作时间。     

横梁接头形式优化及其在白车身性能提升上的应用

利用MSC/Nastran软件求解了某商用车白车身刚度及灵敏度,获得了关重模块如覆盖件、纵梁、横梁等对白车身弯扭刚度的贡献比,发现横梁模块对扭转刚度的贡献明显偏低,仅为0.79%.对比分析不同横梁接头形式对车身刚度性能的影响,并对接头形式进行了优化.结果表明:改变横梁接头形式对车身扭转刚度的影响明显大于弯曲刚度;采用分段式接头时白车身刚度性能最好;接头优化后横梁模块的扭转刚度贡献比得到了明显的提升,达到4.68%.以某相近车型为例,改进横梁及其接头形式,实现了刚度性能的提升与重量的降低,验证了接头优化对整车刚度性能提升的正确性及通用性,为横梁接头的结构优化设计和整车性能提升提供了较为可靠的理论依据.     

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.     

高压输电线路救援机器人机械臂壳体拓扑优化设计

高压输电线路救援机器人轻量化是其实用性的关键性能之一.以高压输电线路救援机器人机械臂壳体为对象,采用拓扑优化的方法对该结构进行了优化设计,并依据优化结果对机械臂壳体进行了重构和验证分析.通过对重构前后的静应力对比分析表明,在满足强度刚度条件下,重构后的机械臂壳体质量降低了41.40%.研究可为高压输电线路救援机器人轻量化设计提供一种新的思路和方法.     

某电动公交车车架结构分析及轻量化设计

采用UG软件对电动公交车车架进行建模,运用有限元分析软件ANSYS Workbench对车架进行模态分析和3种工况下的静力学分析,结果表明车架结构符合安全要求。然后以变密度拓扑优化法对车架进行轻量化设计以及轻量化评价,轻量化系数从0.003 74减小到0.003 27,完成了对电动公交车车架的轻量化设计。     

钢铝混合汽车前纵梁的耐撞性优化方法比较

为了解决汽车前纵梁碰撞时峰值碰撞力和吸能量之间的矛盾,通过对前纵梁前端使用铝合金、后端使用高强度钢板,提出了一种钢铝混合前纵梁结构.以纵梁两端所用材料类型及厚度为组合变量,建立了该结构轻量化和耐撞性多目标优化问题的数学模型,并对多项式、Kriging和径向基函数(RBF)3种常用近似模型解决该特定问题的适用性进行了研究.结果表明,RBF更适合作为近似模型解决材料类型和板厚的组合优化问题,且优化后的前纵梁结构能在改善耐撞性的同时,显著提高轻量化水平.     

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。     

玄武岩纤维树脂混凝土填充结构龙门加工中心横梁优化设计

为探索提高机床加工精度、稳定性和可靠性的新途径,提出了玄武岩纤维树脂混凝土(Basalt fiber reinforced concrete,BFPC)填充结构龙门加工中心机床横梁新构型.首先,以某龙门机床横梁为原型初步设计了BFPC填充结构横梁.其次,利用有限元法对原型横梁的静、动态性能进行分析.再次,根据此分析结果利用Workbench软件中多目标遗传算法(MOGA)对BFPC横梁进行优化.最后对优化后的BFPC填充结构横梁进行验证,结果表明:与原型横梁相比,优化后的BFPC填充结构横梁质量减轻9.14%;最大应力和最大变形分别降低6.54%和10.06%;前六阶固有频率均得到不同程度的提高,其中一阶固有频率提高8.6%;在X、Y、Z三个方向上的最大共振峰值分别降低75.56%、78.05%和75.38%.证明BFPC填充结构横梁在保证轻量化的前提下可显著提高横梁乃至整机静、动态性能的有效性.     

基于软岩巷道底鼓防治的梁锚 结构参数确定方法

针对在巷道底板单一采用竖直锚杆防治底鼓的局限,提出一种梁锚结构方法,可以有效防止出现软岩巷道底鼓现象.该梁锚结构由竖直锚杆、横梁、纵梁组成,横梁用竖直锚杆连接,纵梁将相邻的横梁相连,使得竖直锚杆、横梁、纵梁形成整体支护结构.同时在理论上分析基于软岩巷道底鼓的形成机理及底板的运动趋势,根据横梁受力特点,确定了竖直锚杆的长度的取值大小和横梁的设计参数.     

折叠电动车主折叠机架的轻量化设计

以折叠电动车主折叠机架为对象,利用有限元对其进行轻量化设计.运用Solid Works建立主折叠机架的简化三维模型,导入到ANSYS Workbench中进行静力学分析,并利用拓扑优化和尺寸优化的方法对主折叠机架连杆进行轻量化设计.结果表明:原始折叠电动车主折叠机架在3种工况下有可优化的空间,进行拓扑优化后主折叠机架由10.97 kg变为10.48 kg,减轻了4.47%;对拓扑优化后的结构进行力学分析,发现主折叠机架还有进一步优化的空间.在拓扑优化的基础上,通过尺寸优化的方法对主折叠机架的槽型折弯件的截面尺寸进行轻量化设计,其质量变为8.72 kg,两次优化主折叠机架共减轻了20.51%,轻量化效果明显.     

SGA92150型半挂车车架的结构设计与强度和刚度分析

对SGA92150型半挂车车架的总体布置、纵梁、横梁、纵梁与横梁的连接等进行了设计.利用有限元软件Ansys Workbench对车架进行应力和变形计算,利用Matlab软件采用传统方法对纵梁进行受力分析和应力计算.结果表明车架强度和刚度均满足要求.     

儒教的家族观与后现代意义

白车身结构显著影响整车性能,而车身框架是车身设计的基础.在某MPV车型概念设计阶段,通过参数化技术,快速将车身主要框架划分为梁和接头结构.分别局部刚化处理49处左右对称结构,分析各结构对扭转刚度、弯曲刚度、后部扭转模态影响的灵敏度.结果表明,D柱下段、顶盖后横梁、下地板后纵梁等结构的单位质量对扭转刚度贡献量超过5%;后地板横梁、前地板后纵梁、后地板纵梁等结构单位质量对弯曲刚度的贡献量超过4%.通过8处灵敏度较高的结构优化和厚度优化,同时对性能影响小的结构减薄、减件,结合工艺改进,实现白车身质量不增加,扭转刚度提高9.0%,弯曲刚度提高4.8%,后扭模态提高2.0%.     

基于梁与接头灵敏度分析的白车身刚度模态优化

白车身结构显著影响整车性能,而车身框架是车身设计的基础.在某MPV车型概念设计阶段,通过参数化技术,快速将车身主要框架划分为梁和接头结构.分别局部刚化处理49处左右对称结构,分析各结构对扭转刚度、弯曲刚度、后部扭转模态影响的灵敏度.结果表明,D柱下段、顶盖后横梁、下地板后纵梁等结构的单位质量对扭转刚度贡献量超过5%;后地板横梁、前地板后纵梁、后地板纵梁等结构单位质量对弯曲刚度的贡献量超过4%.通过8处灵敏度较高的结构优化和厚度优化,同时对性能影响小的结构减薄、减件,结合工艺改进,实现白车身质量不增加,扭转刚度提高9.0%,弯曲刚度提高4.8%,后扭模态提高2.0%.     

中型客车正面碰撞仿真及结构改进

以某中型客车为研究对象,基于PRO-E、HyperMesh等软件建立整车有限元模型,并通过RADIOSS求解器对其正面碰撞过程进行求解计算,同时对碰撞过程中的整车变形、能量转移以及加速度变化进行分析.针对前纵梁在碰撞过程中出现弯折现象,对前纵梁的结构进行了改进:去掉第1根横梁与纵梁之间的加强板、增加前纵梁壁厚并在其边缘处开了若干弱化口.改进后系统内能吸收量提高了4.1％,整车变形吸能时间延长了7 ms,加速度最大峰值降低了10g.     

电动拖拉机驱动系统设计

针对传统拖拉机存在高油耗、高排放、变速器结构复杂等问题,提出了一种电动拖拉机驱动系统的设计方法,对牵引电动机、变速器以及动力电池组等驱动系统主要部件进行了设计选型。以邢台XT120小型拖拉机为研究对象,设计了其驱动系统主要参数,绘制了速度特性曲线、牵引功率特性曲线以及连续作业时间与负荷率、行驶速度的关系曲线。研究结果表明:设计的电动拖拉机不需要频繁换挡,降低了驾驶人员的劳动强度;在有效牵引力范围内,可以充分发挥其作业能力;连续作业时间达到了预期设计目标。     

基于Hypermesh和ANSYS的拖拉机驾驶室模态分析

针对某拖拉机驾驶室的结构特点,以模态有限元的基本理论为依据,基于Hypermesh建立了某拖拉机驾驶室的有限元模型,应用有限元分析软件ANSYS计算得出了该拖拉机驾驶室的前10阶固有频率及振型。分析了固有频率与激振频率的关系,从模态振型分析找出结构的薄弱环节,结果表明该驾驶室的顶部横梁和纵梁结构刚度需要进一步提高。该结论为今后拖拉机驾驶室的结构设计和改进提供了理论依据。