空间望远镜次镜支撑结构拓扑优化和分析

为实现空间望远镜的结构轻量化,以中心悬臂式次镜支撑结构为研究对象,采用变密度拓扑优化方法,利用HyperWorks的OptiStruct实现其最优化设计.对优化后的结果进行静力学和动力学验证,结果表明：经拓扑优化的次镜支撑结构设计合理,质量减轻44%;拓扑优化技术在空间望远镜结构设计中有效.     

龙门起重机械有限元计算及结构优化

利用ANSYS有限元分析软件对门式起重机不同工况的结构静强度和静刚度进行分析,并利用matlab遗传算法工具箱对一主梁结构进行优化,优化后的结构重新利用ANSYS建模并求解,得到优化后的结构静强度和静刚度。     

基于Abaqus的汽车燃油系统结构强度分析

以Abaqus的静力学分析为基础,采用非线性接触和变形分析方法,对不同工况下的汽车燃油系统进行结构强度分析,分别得到燃油箱和绑带在普通工况与极限工况下的应力应变状态以及变形量.计算结果基本符合客户的设计规范要求.结果表明:通过Abaqus的静力分析模块进行的结构强度分析,可以为燃油系统的设计和性能评估提供重要参考和依据.     

斗轮堆取料机主动台车架结构优化设计研究

为了提高斗轮堆取料机行走机构的安全可靠性,根据静力学分析发现半圆铰附近的腹板处应力值偏大,其余地方应力值很小,对主动台车架进行结构优化和建模,采用有限元分析软件ANSYS的APDL语言建立了有限元仿真模型进行仿真,结果表明优化后应力分布合理,最大应力、应变值都减小,达到了设计要求,且重量减轻.证明主动台车架消除了共振现象,提高了结构的安全可靠性.     

轨道扣件弹性垫板结构优化设计

采用OptiStruct对某型铁路扣件轨下垫板进行拓扑优化和自由形状优化,实现垫板结构轻量化设计.根据优化空间最大化原则,对垂向载荷工况进行拓扑优化、对极限载荷工况进行自由形状优化.使用Abaqus极限载荷扣件系统仿真模型对优化后垫板结构性能进行验证评价.结果表明:优化后的垫板性能基本不变,质量减少约10%,刚度满足设计要求.优化结果可为垫板轻量化设计提供参考.     

LNG船液舱围护系统安装平台简化分析模型与优化

为实现LNG船液舱围护系统安装平台的最优化设计,分别用MSCPatran和MSC Nastran建立三维模型、进行静力分析;根据力学等效原理将三维模型简化为二维模型,进行变形和支座反力分析计算,依据三维模型的计算结果对二维模型进行修正,使简化的二维模型在不同工况下的变形和支座反力与三维模型的基本一致;最后进行二维模型的灵敏度分析,挑选出对结构质量影响较大的截面尺寸作为设计变量,以节点位移作为约束条件,以结构质量最小化为目标函数,对二雏模型进行结构优化,使结构质量最小．结果表明该方法使安装平台在满足位移约束要求的前提下极大地减轻结构质量,达到优化目的．     

转向架齿轮箱吊杆的优化设计

针对某转向架齿轮箱吊杆开发设计过程中吊杆原始结构工作安全因数过大的问题,为进行轻量化设计,基于OptiStruct采用拓扑优化结合自由形状优化的方法对吊杆进行优化设计.优化后吊杆的质量减轻约38.3%,其工作安全因数和刚度满足要求.     

造桥机结构的有限元仿真分析

为了研究造桥机的静力学性能,利用ANSYS 有限元软件对造桥机进行有 限元分析,并对造桥机进行静力学试验。首先介绍了造桥机的整体结构和工作原理,然后 建立造桥机的有限元模型,接下来对造桥机的移机就位、制梁前、制梁和调移下导梁等具 有代表性的工况进行静力学性能仿真分析,并对分析结果进行详细的论述。最后,对造桥 机进行一系列静力学性能试验,结果表明：利用ANSYS 对造桥机进行的静力学性能分析结 果与试验结果较为吻合,对造桥机的设计和生产具有积极的指导意义。     

遥控武器站结构优化设计

根据第四强度理论和模态分析理论,对遥控武器站系统进行静力学分析和模态分析。分析托架在武器发射载荷下的应力和应变值,根据分析结果对其结构进行优化设计,优化设计后托架质量减轻54%,转动惯量减小51%。对系统整体结构进行模态分析,系统一阶模态频率为156.71Hz,远远大于武器系统的工作频率,系统在武器发射时不会发生共振。     

履带式爬壁机器人力学分析及磁吸附结构优化设计

为了解决履带式爬壁机器人吸附性与机动性存在矛盾的问题,设计了一种履带行走与永磁轮吸附相结合的爬壁机器人。为防止机器人在工作壁面上发生滑移和倾覆的失稳状况,对机器人进行静力学分析,得到机器人安全吸附在壁面时永磁轮应满足的最小磁吸附力。对永磁轮进行结构参数设计,并应用COMSOL仿真软件对永磁轮进行磁场分析和结构优化。研究结果表明,优化前永磁轮的吸附力可使机器人在壁面安全吸附;优化后永磁轮的吸附力增大,质量显著减小,吸附效率提高了16.87%。     

某无人作战平台翻转臂的结构优化设计

研究某无人作战平台翻转臂结构的优化设计,为确保可靠性以及提高灵活性,先进行前期结构优化设计和强度校核,再进行优化.根据随机变量法设计灵敏度,以相对密度为设计变量,以加权应变能为目标函数,分析不同参数对结构性能的影响;根据优化结果和加工工艺要求,通过修改对翻转臂结构影响最为灵敏的参数来改善模型的结构.仿真结果表明,优化后的翻转臂的质量减轻了近20％,达到了轻量化的目的,提高了翻转臂的灵活性,为武器平台的结构优化设计提供了依据.     

基于多工况的车门结构多目标优化设计方法研究

车门结构的单一工况优化设计常难以满足车门设计要求。本文基于车门垂直刚度和一阶模态两工况,提出一种车门结构多工况多目标优化设计方法。以车门垂直刚度、一阶频率和车门质量为优化目标,通过均匀拉丁方试验设计和响应面方法得出车门垂直刚度和一阶频率的近似数学模型,并在此基础构建车门结构多目标优化模型。最后采用多目标遗传算法对其进行求解,最终优化结果在车门质量减少的情况下,垂直刚度和一阶频率均达到设计要求,达到预期优化效果。     

基于动力学仿真的系留气球鼻锥有限元分析

针对系留气球进行了动力学仿真分析,在此基础上对一种用于固定球体的新型鼻锥结构进行了结构有限元分析,以确定其强度与刚度.首先采用计算流体力学CFD求得特定风速下系留气球所受的气动力,随后通过多体动力学软件Adams进行动力学仿真分析,确定作用在鼻锥上载荷的大小,并以此作为有限元分析的载荷边界条件;然后采用有限元分析的方法对鼻锥结构进行静力学和动力学分析;最后确定极限风速下艇首与鼻锥连接处的变形、载荷及应力情况.通过分析,为新型鼻锥结构进一步的设计改进与优化提供了参考依据.     

长条形反射镜背部支撑方案研究

在空间微重力和温度载荷的作用下,反射镜及其支撑结构的变形会影响或破坏光学系统的成像质量.从保证反射镜成像质量及功能的角度出发,介绍了某种光学遥感器反射镜及其支撑结构材料的选取原则;探讨厂反射镜的支撑方式,提出了背部单点支撑与两点支撑两种方案;针对面型精度要求较高的反射镜,提出了柔性支撑结构的设计思想.采用有限元方法,埘反射镜结构进行分析,并对采用柔性支撑结构后的反射镜进行静力学分析和模态分析.分析结果表明:两种支撑方案均满足面型要求,且前者优于后者.     

基于类桁架的多工况下平面Prager结构拓扑优化

为开展多工况下曲面结构的拓扑优化,采用两向正交类桁架连续体材料模型和有限元分析方法,以杆件在结点位置的密度和方向为优化设计变量进行结构优化。根据有限元分析结果,采用满应力准则法优化各单一工况下的材料分布。按照多工况与各单工况下材料的方向刚度最大值的差值最小为原则,优化多工况下的杆件方向和密度分布。将杆件竖直位置的质心连线作为拓扑优化的平面Prager结构,以3个算例表明该方法的有效性。     

针对白车身轻量化系数的结构灵敏度分析与软件开发

为实现白车身轻量化,以白车身零件厚度为优化变量,建立参数化模型。定义白车身静态扭转刚度工况并进行有限元分析,得到扭转刚度响应和轻量化系数,采用解析法推导轻量化系数对厚度的灵敏度。基于HyperMesh二次开发完成灵敏度分析流程自动化,求解白车身轻量化系数的灵敏度。根据灵敏度排序对白车身零件厚度进行优化,实现轻量化系数降低,扭转刚度提高,白车身质量减轻。     

某SUV车架多目标拓扑优化设计

为得到同时满足刚度和动态要求的SUV车架,基于SIMP材料插值方法,分别以刚度最大和低阶模态固有频率最大作为优化目标建立拓扑优化模型,利用折中规划法建立多工况下刚度和低阶固有频率多目标优化模型,通过拓扑优化迭代得到新的SUV车架;对新车架进行仿真分析,得到其位移和应力分布及前4阶固有频率.其静态特性满足材料要求且有很大提高,第1阶固有频率提高到30.3 Hz,新车架质量减轻到193.3 kg.计算结果表明该方法能够很好地解决多目标下的结构优化问题。     

基于ANSYS Workbench的停车顶检测车底架优化设计

运用三维设计软件SolidWorks建立了停车顶检测车底架的参数化模型,利用ANSYS Workbench软件对原有底架进行了静力学分析和形状优化设计,然后建立尺寸优化设计数学模型,对底架进行了响应面分析和灵敏度分析,运用多目标遗传算法(MOGA)对形状优化后的模型进行了尺寸优化设计,两次优化设计后的底架,质量降低了34％,实现了检测车底架结构的轻量化设计,节约了搬运过程中的人力物力,降低了工程造价,同时为以后类似结构的设计提供了参考依据.     

MSC Nastran优化功能在结构强度设计中的应用

对某型飞机机翼主梁,以MSC Patran、 MSC Nastran为基本工具,对其结构进行优化设计. 优化后的结构重量、梁缘条面积、梁腹板厚度满足工程实际要求;通过有限元分析,翼尖扰度也满足变形要求.     

基于有限元法液压支架底座的结构优化

为提高液压支架底座的可靠性和稳定性,对ZZC8800/20/38型六柱支撑式固体充填液压支架底座进行有限元分析;建立底座模型并进行分析,确定其危险工况和其加载的方式;建立有限元模型并对其分析,确定了应力集中和位移变形最大位置以及每种危险工况的加载方式。根据有限元的分析结果,对底座结构进行拓扑优化,并以质量、最大应力和最大变形位移为优化目标,进行尺寸优化。优化后底座最大应力最大减小了79.7%,最大变形位移最大减小了53%,质量减少了3.7%,底座的整体强度得到了提高,同时实现了底座的轻量化,疲劳损伤和变形位移较小,达到了预期的优化目的,安全系数均得到了提高。