基于灵敏度及尺寸优化的汽车车门轻量化

以国产某小车车门为研究对象,建立车门有限元模型,对车门进行垂直、侧向刚度分析,并进行自由模态分析和模态试验,验证模型的有效性。计算各部件对车门刚度和一阶模态的灵敏度,确定敏感区域。基于灵敏度分析方法,以车门质量最小为目标函数,在保证车门刚度和一阶模态频率不降低的前提下,结合尺寸优化设计方法优化车门各部件厚度。优化结果表明,车门下沉刚度提高了12.03%,水平刚度提高了1.04%,一阶模态频率提高了0.2 Hz,车门的总质量下降了4.74%,达到了良好的轻量化效果。     

农用三轮摩托车车架振动分析与结构优化

对某农用三轮摩托车车架的梁单元模型进行了强度、刚度和模态分析。在此基础上,以车架在极限工况下的强度、刚度和质量为约束条件,以主要梁管的截面尺寸为设计变量,以车架的第1阶固有模态频率为目标函数,建立了结构优化数学模型,并通过计算获得了最佳的结构截面尺寸参数,使车架在满足强度和刚度使用要求且不增加质量的前提下,提高了第1阶固有频率,改善了农用三轮摩托车的振动特性,从而为其车架结构的改进提供了理论依据。     

工程机械车架结构分析及优化设计

以某型号道路工程车辆车架为研究对象,在CATIA软件中建立了该车架的3D模型,导入Hypermesh进行网格划分并建立其有限元模型,根据车辆的实际工作情况,构建满载静止和支撑两种工况然后进行强度分析,选择应力与变形较大的工况进一步计算其模态频率。构建以厚度为应变量的响应面模型,基于车架近似模型以车架的总质量和第一阶模态频率作为优化目标,以车架的强度作为约束条件进行多目标优化。优化结果表明:在满足车架整体性能要求的前提下,优化后的车架第一阶模态频率提高了6%,并且车架质量减轻了7%,证实了该优化设计方法的有效性,为后续工程车架的设计提供指导。     

轮毂驱动智能车车架的有限元分析

为了分析验证轮毂驱动智能车车架的强度和刚度,采用CATIA软件建立车架三维模型,运用ANSYS软件建立以体单元为基本单元的车架有限元模型,并根据模态分析理论对其进行了有限元模态分析,获得车架在4种常见工况下的最大等效应力和应变,以及前十阶固有频率和振型特征。研究结果表明:样车车架的强度和刚度满足设计要求,为进一步优化车架的结构提供了参考依据。     

基于多目标优化的钢-铝混合轻量化车架设计

以国产某SUV车架为研究对象,建立了车架有限元模型,对车架进行弯曲刚度、扭转刚度分析,并进行模态分析和模态试验,验证模型的有效性。利用正交试验法确定了材料轻量化部件,并将这些部件的钢材料替换成铝合金,得到钢-铝混合轻量化车架。针对钢-铝混合轻量化车架刚度和模态性能的减弱问题,采用基于折中规划法的多目标形貌优化方法对部件进行优化改进,提高了车架的刚度和模态性能。设计结果表明,使用钢、铝材料结合多目标优化方法设计的钢-铝混合轻量化车架相比原钢质车架在保证一定的刚度和模态性能条件下,质量减轻了6.7kg。     

基于径向基函数神经网络的白车身减重优化研究

针对白车身变量多、性能响应复杂问题,在车身结构的板厚优化设计中引入近似模型方法,提高设计效率。以某轿车车身结构为轻量化设计对象,通过灵敏度分析确定优化设计变量,基于径向基函数神经网络近似模型进行全局优化,在不降低刚度和模态性能的情况下实现白车身减重目标。通过最优拉丁超立方试验设计构造样本点,用径向基函数神经网络法构造刚度和模态的近似模型,并用自适应模拟退火法进行优化求解。结果表明,径向基函数神经网络模型能较好地模拟车身结构刚度和模态响应问题,提高了整体的设计效率。通过有限元模型的验证,基于近似模型的优化结果精度较高,实例白车身减重达5.73%。     

基于相对灵敏度分析的自卸车车架轻量化设计

在Hypermesh中建立TY型自卸车车架有限元模型,对车架进行了弯曲和扭转工况下的强度与刚度分析,并通过模态试验验证了有限元模型的准确性。对车架部件进行柔度灵敏度、模态灵敏度和质量灵敏度的计算,基于相对灵敏度分析的结果确定优化设计变量,在保证车架刚度和低阶模态频率的前提下,对车架结构进行轻量化优化。结果表明:优化后车架的强度、刚度和低阶模态频率均有所提高,避免了应力集中现象,车架质量减少70 kg,验证了该轻量化设计方法的可行性。     

基于灵敏度分析的轿车副车架轻量化研究

为适应节能环保要求,减轻副车架重量,建立了副车架的有限元模型和多体动力学模型,利用ADAMS/Car求得副车架在制动、垂向冲击和转弯3种工况下各关键点处的载荷并对其进行强度分析,通过计算模态频率与试验值进行比较,验证有限元模型的合理性。基于灵敏度分析的方法,选择可用于轻量化的零件,以副车架质量最小为目标函数,在约束副车架强度和低阶模态频率不降低的条件下,优化副车架零件厚度。优化结果表明:副车架强度基本保持不变,各阶模态频率均有所提高,同时总质量减轻6.79%。     

基于正交试验-形貌优化法的钢铝复合车架设计

以某国产SUV车架为研究对象,建立车架有限元模型,对车架进行弯曲、扭转刚度分析,并进行模态分析和模态试验,验证模型的有效性。利用正交试验法确定材料轻量化部件,并将这些部件的钢材料替换成铝合金,得到钢铝复合轻量化车架。针对钢铝复合车架刚度和模态性能的减弱问题,采用折衷规划法的多目标形貌优化对部件进行优化改进,提高车架的刚度和模态性能。研究结果表明,采用正交试验结合多目标形貌优化法得到的新车架在质量减轻6.7kg的同时提高了刚度和模态性能,达到了良好的轻量化设计效果。     

基于正交试验-组合优化的钢-镁车架设计

以某国产SUV车架为研究对象,建立车架的有限元模型,运用OptiStruct对车架进行弯曲、扭转刚度和模态分析,并进行模态试验,验证模型的有效性。利用正交试验法确定材料轻量化部件,并将这些部件的钢材料替换成镁合金,得到钢-镁车架。针对钢-镁车架刚度和模态性能的减弱问题,采用拓扑-形貌组合优化方法对部件进行优化设计,提高了车架的刚度和模态性能。设计结果表明,使用镁合金结合拓扑-形貌优化方法,设计的钢-镁车架相比原车架在质量减轻19.0kg的同时,刚度和模态性能得到一定的保证。