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.      

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。     

基于拓扑优化的基座减振性能

海洋平台设备的安装基座是连接设备和平台的重要结构,开展基座减振设计是控制平台结构振动和辐射噪声的关键环节。本文提出了三种拓扑优化方案,以输出点群的加速度响应幅值均方根为目标函数,采用拓扑优化方法对基座进行优化设计。通过对三种方案进行对比分析,确定了最优拓扑设计方案。结果表明,相对于初始设计基座,优化设计后的基座其加速度振级落差由3.6dB提升到12.3dB,减振效果明显提高,且基座的总重量也略有降低,相关研究方法和设计结果对开展基座减振设计具有一定的指导和借鉴意义。     

基于灵敏度分析的数控丝杆磨床床身优化设计

床身是磨床主要的工作部件,对零件的加工精度有决定性的影响,通过建立机床床身的有限元模型,利用灵敏度分析方法,对床身进行静动态特性分析,再对优化后的床身进行模态和静力分析。结果表明,优化后在质量不变的情况下,床身的静变形和固有频率得到明显提高,该方法可以推广到磨床其他部件的优化,为整机动态特性的优化提供了良好的方法。     

裂纹转子-轴承-基座系统有限元模态分析

为了掌握转子裂纹的故障特征,采用有限元分析软件ANSYS对转子实验台中的裂纹转子-轴承-基座系统进行模态分析,研究裂纹在转子不同深度和不同位置时的固有频率及振型变化情况,得到的固有频率与理论值一致.通过对比分析得出固有频率及振型与裂纹位置、深度的关系,为裂纹转子故障诊断提供依据.     

基于有限元方法的液压缸结构优化设计

为了减小液压缸的重量,提高产品使用寿命,对某型号液压缸进行了静力学仿真,得到了液压缸的变形、应力参数。优化设计时以缸体内孔半径、缸体壁厚、活塞杆半径尺寸参数为输入参数,液压缸的变形、应力、质量为输出参数,通过ANSYS软件仿真分析获得了液压缸变形、应力、质量与缸体内孔半径、缸体壁厚、活塞杆半径尺寸之间的关系。然后以液压缸变形、应力、质量为优化目标,对其进行了优化设计。结果表明,通过有限元分析,液压缸的最大应力减小2.3%,最大变形减小4%,质量减小5.65%。     

风电塔筒爬壁机器人电机基座优化设计

为解决应用于风电塔筒壁面检测的爬壁机器人电机基座轻量化的问题,提出了一种将动力学仿真与优化设计相结合的方法。通过ADAMS进行动力学建模仿真,得到电机基座的动态载荷并将其作为优化设计的边界条件;通过ANSYS Workbench将拓扑优化、尺寸优化相结合的方式进行优化设计,拓扑优化确定了优化区域。结合参数敏感性分析和响应面法的尺寸优化确定了满足电机基座轻量化目标的最优解。     

轮胎试验台转鼓结构的优化设计

为避免试验过程中转鼓在外界激励下发生共振,首先基于拓扑优化原理,以单元密度作为设计变量、体积缩减50％为约束条件、一阶固有频率为设计目标,对“工”字型转鼓的结构进行拓扑优化计算,得出转鼓的伪密度分布图;然后基于转鼓拓扑优化分析结果,改进转鼓的“工”字型结构,并对转鼓的结构尺寸进行50次迭代优化.在转鼓的一阶固有频率高于...     

基于Workbench的防辐射挖掘机驾驶舱支座的有限元分析

增加了屏蔽层的防辐射驾驶舱较之原来驾驶舱增重了5.5 t,有必要对其支座的强度进行分析与校核.本文应用ANSYS Workbench对防辐射挖掘机驾驶舱支座进行有限元分析,得到其应变和应力分布情况;采取支撑板和回转平台底板加厚等措施对驾驶舱支座进行结构优化.最后对挖掘机回转平台进行模态分析,得出回转平台前十阶的固有频率和振型.模态分析为支撑座的强度设计,减少驾驶舱的振动提供了理论依据.     

基于有限元分析的机床床身结构优化设计

以某型数控机床床身为研究对象,在对其结构进行静动态分析的基础上,提出了结构的初步改进方案,应用动态特性灵敏度分析原理对壁板、筋板的厚度等设计参数进行动态灵敏度分析,得出了各个设计参数对床身结构动态特性的影响程度,在此基础上以床身结构的静力变形、一阶固有频率和质量为优化目标,提出了该床身的最终结构设计方案。     

基于有限元法的特种液压扳手结构优化分析

运用有限元法进行结构优化设计的基本原理,针对坦克履带液压调整器特种液压扳手主要机件所涉及非线性接触等问题,进行了有限元优化的计算分析与研究,得到了优化的形状与尺寸,结构特性与受力状况得到明显改善。     

防辐射驾驶舱屏蔽层支撑座的结构分析与优化

由于增加屏蔽层后的防辐射驾驶舱较之原来驾驶舱增重了5.5 T,故有必要对支撑座的强度进行分析与校核.本文运用ANSYS Workbench对挖掘机驾驶舱屏蔽层的支撑座进行结构静力分析,得到支撑座在5.5 T载荷下的等效应力、变形等分布情况.通过目标驱动优化模块,在满足工况条件下对支撑座截面厚度尺寸进行优化,为支撑座设计提供了依据.     

轻轨PC梁铸钢支座有限元分析及实验

跨座式轻轨轨道采用简支梁结构，铸钢支座需承受所有荷载，其强度将对轻轨交通产生决定性的影响。由于铸钢支座结构的特殊性和受载的复杂性，对其进行应力分析，确保轻轨安全，有极其重要的意义，通过对铸钢支座的有限元分析，建立了支座的三维有限元模型，分析支座承受的荷载及受力边界条件，得到接触应力和综合应力计算结果。为验证理论分析结果，对支座进行了疲劳试验，试验研究表明，有限元分析结果和试验结果吻合良好，保证了分析结果的可靠性。     

基于有限元分析的垃圾车拉臂装置的结构优化（英文）

拉臂式垃圾车是一种可自动装卸垃圾厢和自动卸载垃圾的专用环卫车,为改善车辆的性能,优化拉臂装置结构,建立了各工况下拉臂结构所受载荷的数学模型,并利用COSMOSWorks软件对拉臂进行结构有限元分析,获得了拉臂在各种实际工况下的应力应变分布,在此基础上以拉臂质量最小值为目标函数进行结构优化设计,使其性能得到了改善,在满足结构强度要求的前提下,拉臂质量减少了20.4%.     

基于有限体积法的稳态热传导结构拓扑优化

针对散热结构拓扑优化设计的研究现状,提出一种基于有限体积法的稳态热传导结构的拓扑优化设计,构建两种区域离散策略,即内节点法和外节点法.借助变密度法拓扑优化理论,建立以散热弱度为目标函数的稳态热传导结构的拓扑优化数学模型,研究在第一、二和三类边界条件下的优化问题.算例计算结果表明,基于不同区域离散格式外节点法和内节点的拓扑优化设计均能有效改善结构的散热效果,且能获得良好的拓扑优化构型,对微热源的影响也能识别最佳的散热路径.      

基于随机有限元的结构优化设计

主要探讨了用随机有限元法分析结构可靠度及优化设计的方法,优化方法采用直接法中有代表性的复形法,设计中考虑了荷载和抗力的随机性;优化模式中,用强度、稳定等的可靠性约束取代传统的优化模式中的确定性静态约束,进行结构体形优化．最后对工程实例进行分析计算,得出一些有益的结论．     

标志牌杆在风载作用下的有限元分析

某市政改造工程中计划在现有的公路L型标志牌杆上更换新型标志牌。据此计算分析旧L型标志牌杆是否可以在承载新型标志牌条件下继续使用,以达到降低改造成本的目的。针对改造工程中需要替换标志牌的旧L型标志牌杆,建立了包括面板、悬臂和立柱的几何模型。使用有限元方法进行分析计算了结构的模态、得到了自振频率。计算了结构在自重以及风荷载作用两种工况下的位移、应力响应,并结合规范要求,判别出标志牌杆结构整体的刚度不满足规范要求。因此旧L型标志牌杆必须被替换,同时提出了结构优化意见。     

自适应渐进结构优化法的调节阀结构研究

传统渐进结构优化法的参数删除率和进化率保持固定,降低了优化过程收敛速度和结构稳定性.文中通过构造一种基于罚值选择与结构信息的参数自适应算法,使得参数随优化迭代过程进行而变化.分析典型算例结果,合适选择罚值的参数自适应渐进结构优化方法解决了传统渐进结构优化方法中参数固定且难以选择的问题,提高了优化过程中优化速度与结构稳定性.将此方法应用于调节阀设计,优化后调节阀刚度提高10%,说明参数自适应渐进结构优化方法可高效拓展至三维结构优化,并为阀门类结构设计提供参考.