结构拓扑优化分析在电动小车车身的轻量化的应用

为进一步减轻某电动小车的质量,将拓扑优化理论应用于电动小车的车身设计中.将全车身和下车身分别作为优化结构,在相同刚强度要求下,全车身结构所需材料会更少,利用有限元分析软件Hypeworks,遵循电动小车的结构要求对电动小车下车身和全车身分别进行优化设计,由设计结果建立起各自的CAD模型.对2种设计模型的质量、模态和应力进行比较分析,最终得出全车身轻量化结论,并为车身结构性改进提出了有效的建议.     

结构拓扑优化分析在电动小车车身的轻量化的应用

为进一步减轻某电动小车的质量,将拓扑优化理论应用于电动小车的车身设计中。将全车身和下车身分别作为优化结构,在相同刚强度要求下,全车身结构所需材料会更少,利用有限元分析软件Hypeworks,遵循电动小车的结构要求对电动小车下车身和全车身分别进行优化设计,由设计结果建立起各自的CAD模型。对2种设计模型的质量、模态和应力进行比较分析,最终得出全车身轻量化结论,并为车身结构性改进提出了有效的建议。     

应急监测拖车车身骨架结构分析与轻量化研究

运用有限元分析理论,在ANSYS Workbench有限元软件中建立应急监测拖车车身骨架结构的有限元模型,并对其进行静力学分析和模态分析。根据分析结果采用拓扑优化方法对应急监测拖车车身骨架进行拓扑优化设计,根据拓扑优化结果并结合车身骨架的设计和制造工艺要求,对车身骨架结构重新进行布局和设计,得到优化后的车身骨架结构。通过相对灵敏度分析找出对车身骨架性能不敏感但对车重敏感的设计变量,采用多目标尺寸优化的方法对应急监测拖车车身骨架结构进行轻量化设计,并对其在水平弯曲、极限扭转、紧急制动和紧急转弯4种典型工况下的性能进行对比。结果表明:优化后的车身骨架在满足各项性能要求的前提下,实现减重86.57 kg,减重率为14.08%,取得了一定的轻量化效果。     

电动车车身正向概念轻量化设计

对某铝合金电动车车身进行了正向概念轻量化设计,建立了静动态工况下的车身拓扑模型,进行了基于动静态性能驱动的整车拓扑优化,确定了车身框架结构,并对拓扑优化结果并进行了工程修正,建立了几何结构初始模型。根据车身结构和截面特点,建立了车身简化力学模型,应用遗传算法进行了截面参数优化,基于优化后的参数建立了车身有限元模型,进行了接头区域灵敏度分析和优化,直至满足刚度要求。最后完成了样车试制和车身刚度试验验证,结果表明,设计出的铝合金车身结构满足了车身刚度要求,并达到了较好的轻量化效果。     

电动公交车车架轻量化优化设计及评价

根据电动公交车车架的结构,采取拓扑优化方法和车架轻量化系数评价方法相结合的方案,对电动公交车车架进行减重优化设计。以某型电动公交车车架为研究参考样本,建立车架模型。在ANSYS中对设计的电动公交车车架进行有限元分析,并在满足材料基本性能的前提下采用变密度法对车架有限元模型进行拓扑优化。最后利用车架轻量化系数评价方法对优化前、后的车架进行轻量化评价。结果表明,轻量化系数由优化前的0.104降低为优化后的0.0058,较好地实现了电动公交车车架轻量化设计目标。     

纯电动客车车身结构分析与优化设计

本文在HyperMesh软件中建立了一款12米长的纯电动公交客车车身骨架的有限元模型,并对模型进行了多种典型工况下的结构分析。根据结构分析的结果,找出了车身骨架结构设计的不足,对于纯电动客车车身骨架中的部分结构进行改进优化设计。通过对改进后的车身骨架进行结构分析并与原方案进行对比,验证了结构优化的合理性。     

车身结构NVH特性多目标拓扑优化研究

建立了某车身地板结构动力学有限元模型,通过分析自由模态固有频率和多点激励下频率响应,验证了车身地板数值分析模型的有效性。以地板结构各激励点最大振动速度的平方和最小化作为目标函数,建立了多目标拓扑优化模型。通过解读优化结果,提出了地板结构改进方案。改进后的车身地板结构各阶自由模态固有频率增加达10%以上,各激励点速度响应大大降低,NVH特性明显提高。研究表明,减小振动速度的多目标拓扑优化设计是一种改善车身NVH特性的有效方法。     

碰撞载荷工况下某城市客车车架拓扑优化设计

在满足车辆行驶安全的前提下,实现结构的轻量化设计是必不可少的.以某城市混合动力电动客车车架结构为研究对象,对其进行多载荷工况下有限元分析,并考虑正面碰撞载荷工况条件.建立车架的多目标拓扑优化数学模型,采用权重比法确定各子目标函数的权重,最后按照各工况的最佳权重比对车架进行拓扑优化设计,并对新车架结构进行有限元校核.结果表明:优化后的车架减重5.02％,满足轻量化要求,同时新结构达到碰撞安全标准,所提设计方法有效.     

考虑固有频率最大化的快速反射镜结构系统拓扑优化设计

基于变密度拓扑优化方法和分段插值材料模型，文中提出了面向快速反射镜结构系统固有频率最大化的拓扑优化数学模型，解析推导了结构固有频率相对于伪密度设计变量的灵敏度。在不同多点固定力学条件下，开展了快反镜支架的拓扑优化设计，得到了不同的固有频率优化迭代曲线和结构拓扑构型。基于拓扑优化结果，进行了快反镜结构系统的三维模型重构，通过有限元模态分析结果可知，快反镜结构系统的固有频率得到较大的提高。     

基于灵敏度分析的客车骨架轻量化设计

客车车身的轻量化对客车整体性能的影响至关重要。以某款半承载式纯电动客车车身为研究对象,利用HyperWorks有限元软件对客车车身骨架进行静力学分析和模态分析。在满足设计要求的前提下,以紧急转弯和紧急制动2种典型工况,对客车车身骨架结构进行基于灵敏度分析的尺寸优化。以板材厚度作为设计变量,以客车车身骨架的强度、刚度和模态频率作为约束条件,以车身骨架质量最小作为目标函数建立数学模型。优化结果表明:客车在紧急转弯工况时应力和变形量增加的较大,优化后的客车车身骨架总质量下降了339 kg。     

基于有限元法的电动汽车车身正面碰撞仿真及拓扑优化

车辆正面碰撞的安全性是汽车被动安全性研究的重要方面。利用有限元法对电动汽车碰撞进行了研究,借助LS-DYNA分析了驾驶室最大加速度变化情况和车辆前舱的能量吸收情况,在此基础上,对车身进行了拓扑优化设计,依据优化结果对车身结构进行了改进。通过计算机仿真,分析了汽车的被动安全性,对下一步实车碰撞试验有极大的指导意义。     

拓扑优化在电梯轿厢架支撑结构设计中的应用

文中把拓扑优化设计理论引入某电梯轿厢架的支撑结构设计中,利用先进的有限元分析软件,完成了多工况下的电梯轿厢架支撑结构的拓扑优化设计。确定了轿厢架支撑结构的最佳结构布置方案,为后续设计提供指导。     

多工况下微型电动车车身结构拓扑优化设计

以车身多工况权重刚度最大化为优化目标,以体积比、节点位移及一阶频率为约束条件,建立了微型电动车车身结构多刚度拓扑优化模型。在采用线性加权方法将多刚度这一多目标优化问题转化为单一目标优化的过程中,基于层次分析法提出了多工况权重比的计算方法。该方法使车身优化设计中权重比的设定有据可依,可避免由于设计者主观因素造成的权重比偏差。该多刚度拓扑优化模型体现了车身结构的拓扑优化设计,得到了满足性能要求的清晰车身结构。     

电动低速汽车车身结构刚度约束拓扑优化设计

电动低速汽车能满足人们对低速、短途运输的需求,同时具有绿色环保的特点,正越来越引起人们的关注。根据轿车车身刚度和电动低速汽车的特点,确定了电动低速汽车车身刚度参考标准,然后以某电动低速汽车为例,运用拓扑优化设计,结合实心梁—空心管梁等效材料方法,得到车身材料分布初步方案,随后根据该方案和可制造性原则,详细设计了车身结构。分析结果表明,基于刚度优化设计的电动低速汽车车身结构,其刚度和强度更优。     

电动汽车车身的回传射线矩阵刚度链分析方法

基于LifeDrive纯电动汽车模块化结构形式,通过拓扑优化得到一款纯电动汽车车架结构;建立了基于梁单元的车架结构回传射线矩阵计算模型;由模型得到车架梁单元尺寸以及车身与车架之间的多个耦合力,以更合理的刚度链方法优化了车身简化模型的主断面参数;利用有限元方法计算了车身与车架的承载度。结果证明设计的车架与车身结构满足目标承载度和刚度性能的要求,该方法为非承载式电动汽车车身及车架的概念设计提供了参考。     

汽车座椅骨架的拓扑优化研究

针对汽车座椅骨架质量较大的问题,对座椅骨架的结构、人机工程学、拓扑优化方法、镁合金的特点及加工方法进行了研究.根据人机工程学以及座椅的基本要求对座椅坐垫进行了拓扑优化设计;结合镁合金材料特点及压铸加工要求对座椅骨架进行再设计;最后应用ANSYS对改进后的座椅进行了静力学分析.研究结果表明,优化后的座椅骨架比优化前的减重20％,优化后的座椅骨架满足座椅静强度要求;从而说明该拓扑优化方法可用于座椅骨架的结构设计,同时得到了新的座椅骨架模型.     

电动轿车车身结构扭转刚度分析

车身刚度是较强度要求更严格的设计指标，尤其是车身扭转刚度指标，它是车身抵抗较恶劣的扭转工况载荷的关键保证指标。文中在对某进口微型电动轿车车身骨架进行有限元分析模型研究的基础上，深入分析其车身结构的扭转刚度，通过其试验分析验证仿真分析模型，并进一步分析该车基础结构的刚度。     

折臂式随车起重机转台的拓扑优化设计

为了使折臂式随车起重机转台在最大应力不超过材料许用应力的前提下实现轻量化设计的目的,通过ADAMS软件仿真确定其极限工况,对转台进行静力学分析及拓扑优化。通过拓扑优化得到了理想的材料分布。基于优化结果调整转台结构,并对改进后的转台进行静力学分析。结果表明,优化后的转台能够满足实际的使用需求。同时,转台质量降低了12%,证明了优化设计的有效性和可行性,并为折臂式随车起重机的相关设计提供了一定的借鉴。     

基于刚度灵敏度分析的轿车白车身结构优化

以国内桌型轿车车身为研究对象,建立了车身结构优化的有限元模型.基于刚度准则,在加载工况下对车身进行刚度灵敏度分析.在此基础上利用均匀设计法设计了优化实验.优化结果表明:优化后的车身结构、刚度和灵敏度更为合理,在车身刚度不变的情况下,车身总质量减少了8.9kg.