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。     

某汽车动力总成悬置支架的轻量化设计

针对节能减排、降低能耗的需求驱动下汽车轻量化发展问题,对动力总成悬置系统进行相关的轻量化研究。以某6吨载货运输车动力总成悬置支架为研究对象,提出了一种合理可靠的轻量化设计研究方法。首先,为了实现动力总成悬置系统的轻量化,通过CREO软件建立各零件的三维模型,将三维模型导入CAE分析软件HyperWorks,应用HyperWorks软件建立悬置支架的数值仿真模型,对多工况下悬置支架的静载强度进行仿真分析,通过给定的各工况分析得出其应力图,为“强点削弱、弱点补强”设计提供依据,确定拓扑优化区域。然后,将设计工况加载到拓扑优化中,利用HyperWorks软件的Optimization进行设定,将体积最小化定义为目标函数,设置优化目标,分别对前悬置托架和后悬置支架进行拓扑优化。根据体积最小化理论,优化悬置支架的结构厚度,并提出渐变支撑加强板设计与替换材料的新方案。最后,通过CAE分析优化模型在6种设计工况下加载的最大主应力、位移和静强度,验证轻量化设计方案的合理性,并通过台架试验验证轻量化结果,确认前悬置托架、后悬置支架等零部件静强度安全系数达标与否。研究结果表明：轻量化方案具有良好的制造工艺...     

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.     

飞机发动机拆装车结构的轻量化及性能校核研究

以自主设计的某型号的飞机发动机拆装车为研究对象，对其结构进行轻量化优化，并对优化前后拆装车的整体强度及刚度进行对比，以确保轻量化后拆装车整体结构符合设计要求。应用ADAMS软件建立完整的有限元模型，导入到Analysis软件中通过Optimization模块进行体积及应力灵敏度分析，从而确定轻量化方案并对其结构进行轻量化优化。同时利用Analysis仿真软件对优化前后拆装车整体强度及刚度进行仿真。结果表明，杆件经轻量化后其厚度均存在不同程度的减薄，最大减薄率高达50%,最小减薄率也接近12.5%;经轻量化后拆装车整体结构质量减少了185 kg,比轻量化前整车质量减少了12.5%;优化后拆装车最大应力值为187 MPa,比优化前增长了6.3%,但远低于碳锰钢(16 MnL)材料许用应力值355 MPa;优化后拆装车最大位移量为12.23 mm,比优化前增长了9.1%,纵观整个位移云图来看整体变形量仍较小。因此，说明轻量化后拆装车整体结构满足设计要求。     

中、重卡车架轻量化设计

由于计重收费对中重卡车架提出了轻量化的迫切需求,文章对6×2载货车和6×4牵引车车架分别提出轻量化方案;根据这2种方案,采用Nastran软件进行有限元分析,并提出改进方案;最后对样车车架贴应力应变片进行测试,与有限元模型进行比对.结果表明,采用改进方案已达到轻量化的目的.     

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.     

纯电动汽车驱动桥的轻量化设计

为解决电驱动桥非同轴问题,减少环境污染,进行了电驱动桥的轻量化设计。提出一种新型纯电动汽车同轴一体化电驱动桥结构,在4种极限工况下进行了桥壳强度、刚度有限元仿真分析。根据有限元分析结果,以桥壳厚度为优化变量、以桥壳质量为目标函数建立电驱动桥桥壳轻量化优化模型。以目标驱动方法对轻量化模型进行求解,对比分析桥壳厚度与驱动桥桥壳最大位移变形、最大应力及质量之间的响应曲面关系。对轻量化设计后的电驱动桥在4种极限工况下进行仿真分析,将分析结果与轻量化设计前进行对比,结果显示轻量化后驱动桥减重8.4%,轻量化效果明显且能够满足驱动后桥使用要求。     

中低速磁浮车辆柔性迫导向拉杆研究

通过对中低速磁浮列车进行车辆结构及运动学分析,利用SIMPACK多体动力学仿真软件建立其动力学模型,并对悬浮控制部分进行合理简化。通过对采用柔性迫导向拉杆的车辆模型进行动力学分析,分析其载荷特性及动力学性能,寻找出最佳迫导向拉杆刚度和最佳柔性迫导向拉杆布置方案,为车辆结构的进一步优化提供方向及理论依据。     

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。     

基于多目标优化的某驱动桥壳轻量化设计

为降低某重型自卸车驱动桥壳的质量,对其进行有限元静力学分析,通过解析桥壳结构确定了12个设计参数。利用拉丁超立方抽样法选取60个样本点,根据样本模型有限元分析结果对相关设计参数进行相对灵敏度分析,并构建了桥壳质量、变形、应力、固有频率的Kriging代理模型。以桥壳总成质量和整体最大应力最小化为目标,采用NSGA-II多目标优化算法对所建代理模型进行求解,得到驱动桥壳轻量化设计的最优方案。优化后驱动桥壳质量降低了12.1%,并且桥壳变形、应力和固有频率等性能指标均符合设计要求,验证了所提出的驱动桥壳轻量化设计方法的有效性。     

越野汽车防护承载式车身的结构分析与设计

结合近期某防护型越野汽车的研制工作,提出了一种桁架承载式复合材料薄刚壳多级防护的汽车轻装甲结构.该结构介于传统无车架重装甲承载式车身与传统有车架越野汽车的非承载式车身之间,是一种轻装甲承载式结构的新型车身.根据CAD的车体结构、底盘件及安装支架设计,并依据CAE的车体结构有限元仿真与优化分析,提出了该车身桁架布置的优化方案.根据车辆不同工况要求,对车身施加了相应的边界条件和载荷,进行了车身结构强度分析,并通过车辆的测试和试验,证明了该车身结构的合理性和先进性.     

基于数值仿真和动静态试验的副车架轻量化

以某混凝土搅拌车副车架为研究对象,介绍一种合理可靠的轻量化设计研究方法,实现了副车架轻量化设计的预期目标。首先,应用Hyperworks软件建立了主副车架的数值仿真模型,对弯扭极限工况下副车架的静载强度进行仿真分析;通过静强度实车试验,验证了数值仿真模型的准确性。然后,根据体积最小化理论,应用Optistruct软件,优化副车架的结构厚度,并提出斜支撑加强板设计的新方案。最后,通过刚度特性的数值仿真,探究了轻量化后主副车架的刚度匹配性;并通过道路动态实车试验,测得副车架轻量化前后的载荷谱;利用Ncode 8.0软件处理,分析了道路载荷谱,结合高周疲劳寿命理论,对比研究了副车架的疲劳寿命。研究结果表明:轻量化方案具有良好的制造工艺继承性;静强度仿真与试验、刚度匹配性分析、动态疲劳试验相联合的研究方法,提升了副车架轻量化过程的科学性;最终使副车架的整体性能得到了改善,并实现减重120kg。     

基于轻量化SSD的车辆及行人检测网络

近年来,基于深度学习的目标检测算法发展迅速.但是由于深度网络规模过大,导致其还不能在嵌入式平台上进行广泛应用.本文针对SSD(Single Shot Multi-box Detector)模型的规模进行优化,引入了轻量化卷积神经网络MobileNetv2,对比了SSD和其轻量化版本SSDLite的网络结构,在此基础上提出了基于轻量化SSD的车辆及行人检测模型LVP-DN(Lightweight Vehicle and Pedestrian Detection Network).首先,通过MobilNetv2替代VGG作为基础网络进行特征提取.然后,用轻量化的SSD版本SSDLite替代SSD,从而达到减少模型大小、加快检测速度的目的.进一步通过优化默认候选框的比例,提高了网络对行人的检测精度.最后,在KITTI和PASCAL VOC数据集上分别对比了不同基础网络、输入图像尺寸及是否使用预训练模型这3个因素对网络性能的影响.实验结果表明,相比其他流行的目标检测模型,本文所提出的车辆及行人检测模型在精度、速度和模型大小等评价标准上取得了较好的效果.     

考虑有轨电车效率的干线分段绿波协调优化模型

为提升干线交通运行效率并减少有轨电车交叉口停车次数，建立了干线分段绿波协调优化模型，来实现有轨电车与社会车辆的多模式交通协调控制。首先，确定干线各交叉口的信号周期，根据信号周期对交叉口进行聚类，并协调交叉口信号周期与有轨电车发车间隔之间的关系，分类讨论站点位置对有轨电车绿波协调的影响；然后，针对社会车辆分段绿波系统和有轨电车全线绿波系统分别建立约束条件，避免有轨电车在交叉口处停车，并以社会车辆可变绿波带宽最大为优化目标建立混合整数线性规划模型，来对有轨电车和社会车辆多模式干线绿波系统进行协调优化；最后，以南京市有轨电车麒麟线为例对模型进行对比分析。算例结果表明：文中提出的模型协调优化了干线分段绿波内部及带间的信号控制方案，实现了有轨电车在交叉口的优先控制和社会车辆通行效益的兼顾。VISSIM仿真结果显示：与现行的信号控制方案相比，采用文中模型可使各交叉口车辆延误降低20.89%～35.24%；与仅考虑社会车辆的MULTIBAND模型相比，文中提出的模型减少了6.94%的人均延误，提高了交叉口的总体运行效率。     

附着式振动器机座优化分析研究

使用UG建立振动器机座三维模型,对模型进行简化后导入有限元分析软件ABAQUS对其进行模态分析和力学分析,得出机座各阶模态的固有频率和受力及位移分布情况,根据分析结果找出结构薄弱处提出优化方案,并对优化后的结构进行有限元分析比较,为该类产品优化设计提供参考依据.     

基于加点多目标粒子群算法的 碳纤维防撞梁优化设计

为了达到车辆轻量化的效果，基于某轻型乘用车钢制防撞梁，根据车辆低速碰撞 标准对采用碳纤维材料的防撞梁进行结构优化设计 . 通过全因子试验确定防撞梁的截面参 数，考虑到各铺层区域之间厚度不同导致的材料不连续问题，提出了基于铺层相容性的铺层 原则，并以此确定防撞梁的厚度空间和对应的铺层顺序 . 在对防撞梁的铺层厚度进行优化设 计时，采用基于 kriging模型的加点多目标粒子群优化算法，在传统粒子群算法的基础上引入 多目标加点策略，能够有效解决由于近似模型精度不够导致的重复试验设计，提高了优化效 率. 优化设计后的仿真和台车试验表明，碳纤维防撞梁低速碰撞性能满足要求.     

扭杆梁后桥结构轻量化分析

建立了Passat轿车扭杆梁后桥的精确有限元分析模型；提出以安全系数、静扭转刚度和一阶固有模态为轻量化分析的性能评价指标；利用三种材料，分别对提出的三种优化结构形式后桥方案进行轻量化优化分析，最后从性能指标、制造工艺、材料成本及减重效果几个方面综合分析出一种最优轻量化技术方案.     

船舶牵引机械的结构优化设计

以初步设计方案为基础,利用ANSYS Workbench集成建模功能,实现了PRO/E船舶牵引机械实体模型与ANSYS Workbench的双向关联性,建立了船舶牵引机械有限元模型,并对主要结构参数进行优化,给出参数对结构刚度的敏感度。通过优化方案使整机质量减少24.1%,从而为船舶牵引机械的小型化、轻量化提供了依据。     

轻质结构发动机罩设计研究

以汽车发动机罩为例，结合材料特性、生产工艺、连接工艺等方面因素，设计四种不同材料发动机罩结构方案．采用拓扑方法优化、改进结构，并通过有限元结构模拟计算，比较分析并评价各方案．选择其中综合性能优势最为显著的复合材料结构方案进行试制并试验．通过对比模拟计算结果和试验结果，验证了复合材料结构方案的性能优越性．在轻量化方法、设计试验规范、选材与结构等方面，为汽车车身的轻量化研究探索了一条技术路线。     

基于有限元与正/逆向技术的产品结构轻量化设计

首先对目前产品轻量化设计的现状进行了分析,而后以某机械臂结构为研究对象,应用有限元分析软件进行了静力学求解,并基于其静力学结果对研究对象的结构进行了拓扑优化分析。为高效的利用拓扑优化计算结果,将计算结果输出并运用正/逆向技术进行了模型重构,对重构后的模型进行了相同加载条件下的静力学校核,以验证结构设计的合理性。通过研究验证了拓扑优化与逆向工程技术相结合的方法在产品轻量化设计过程中的可行性。