某商用车蓄电池支架多目标拓扑优化

为使蓄电池支架在轻量化的基础上能够满足汽车各工况下强度性能及要求,采用折衷规划法进行多目标拓扑优化,通过灰色关联分析法确定子目标的权重系数。首先在原始电池支架模型结构基础上,考虑实际装配和功能,建立了蓄电池支架初始拓扑优化模型;然后对其进行多工况和综合频率优化,并通过灰色关联分析法确定子目标函数的权重,运用折衷规划法进行多目标拓扑优化。最终得到的新模型质量比原模型降低10.9%,低阶频率及刚度有较大提高,各极限工况应力均小于许用值。结果表明,轻量化的蓄电池支架满足性能要求,验证了设计的合理性。     

考虑多工况油箱支架结构拓扑优化研究

为保证油箱支架结构能更好地满足不同行驶工况下的承载要求,需要在设计阶段考虑其在多工况下的静态刚度特性,对整个支架结构进行合理的多目标拓扑优化设计。基于固体各向同性材料惩罚函数优化理论,运用折衷规划法定义了车辆在不同行驶工况下的静态刚度拓扑优化目标函数,根据优化结果,设计出了一种满足刚度要求的新支架结构。     

多工况下重卡板簧支架轻量化设计

利用有限元分析软件Ansys workbench对某重卡板簧支架进行了分析和研究;分别对该支架在汽车垂向静态工况、制动工况、转弯制动工况下进行静力学分析;讨论了静态时的应力分析、总变形分析、安全系数分析;在各工况安全系数保证与原模型相当的情况下,通过改变材料和零件结构,结合运用拓扑优化、形貌优化和尺寸优化技术,对板簧支架进行轻量化设计;设计的结果使得支架自身重量减少30%,节约了生产的成本,提高了汽车的燃油经济性。     

基于拓扑优化的发动机支架的结构设计

在Hyper Mesh中建立了汽车发动机的安装支架有限元模型,利用Radioss求解器进行强度分析计算。运用Opti Struct优化分析软件对发动机支架在满足最危险工况的要求下进行了拓扑优化,根据拓扑优化的结果确定支架的材料合理布局方式,最终在满足设计要求的情况下成功确定了合理的设计方案。     

基于SolidThinking Inspire的汽车板簧支架优化设计

使用Altair公司的SolidThinking Inspire软件,建立汽车板簧支架的拓扑空间,之后定义了工况载荷和加工工艺,采用多工况单一目标的方法进行拓扑优化,在规定的体积内取得最佳的材料分布,使得刚度最大。并对优化结果进行了CAD模型重建,在工况下进行应力分析,其结果验证了设计的合理性。     

客车转向器安装支架优化设计

建立某款车型转向器支架局部结构有限元模型,基于静态强度分析工况,结合拓扑优化和尺寸优化设计方法,并考虑转向器支架实际应用情况,对转向器支架局部结构进行轻量化设计。研究结果表明,经过优化设计后,转向器安装支架局部结构轻量化效果显著。该研究结果为同类车型的转向器安装支架的结构优化设计提供依据及参考。     

电动改装轿车车身结构拓扑优化分析

把拓扑优化设计理论引入某电动改装车的承载式车身设计，利用先进的有限元分析软件，在电动改装轿车车身结构拓扑优化分析中实现了多工况、多状态变量条件下的拓扑优化设计，确定了下车身的最佳结构方案，进而在此基础上建立了新的有限元模型，并进行了模态、刚度和强度分析，设计出最终的下车身改造结构。     

基于多场载荷作用的天线舱结构优化设计

基于变密度法(SIMP)建立了复杂载荷工况作用下天线舱这一特殊结构支承体系拓扑优化的有限元模型及多场载荷等效模型。根据建筑规范并考虑结构的可制造性对天线舱支承体系进行拓扑优化设计。多工况下的天线舱结构数值分析表明拓扑优化得到的天线舱结构满足设计性能指标,为多场载荷作用下的天线舱结构设计提供可借鉴的方法。     

基于SIMP方法的某型雷达支架结构拓扑优化设计

利用Hyper Works/Opti Struct软件,以最大飞行加速度工况下的某型雷达支架为研究对象,采用SIMP方法(变密度法)建立拓扑优化数学模型,得到用于指导结构优化的密度云图,并重新建模,进行强度、刚度复核以验证优化方案的可行性。经过验证,支架结构质量减轻25%,实现了雷达支架的轻量化设计。     

基于OptiStruct的变速箱支架优化设计

描述了基于OptiStruct的变速箱支架设计方法,论述了支架在拓扑优化时,其用于优化的CAD模型设计方法、有限元建模方法、优化区域的确定和利用Ls-dyna计算载荷工况的方法。根据优化结果设计了新的支架,对该支架进行应力和模态验证,其中应力验证中的载荷是根据文中的支架载荷计算方法获得。结果表明,该设计支架的方法可以用于支架的优化和性能计算验证。     

多载荷工况下无网格Galerkin法的拓扑优化

连续体结构拓扑优化位于产品的概念设计阶段,能够为产品结构的创新提供可能。基于此,提出以节点相对密度作为设计变量,以多载荷工况下结构柔度的加权平均值为目标函数,建立多载荷工况下基于无网格迦辽金法的连续体结构拓扑优化模型,利用Lagrange乘子法来施加本质边界条件,推导出相应的灵敏度计算公式。结合固体各向同性惩罚插值模型编写程序完成两个多工况的拓扑优化算例,并对单、多工况的优化结果进行了比较。所得结果表明,多工况的优化结果并不是单工况结果的简单迭加。同时利用节点密度的最大优势是影响域中的密度与位移具有相同的逼近策略,从而使所建立的模型能有效地提高密度场的连续性,并从模型上抑制了棋盘格现象,该方法的可行性得到验证。     

支撑结构多目标拓扑优化设计研究

以支撑结构为对象,研究了多工况下结构材料的最优布局和结构固有频率最大化的多目标优化问题。在基于变密度连续体结构拓扑优化方法的基础上,采用折中规划法研究多工况下多目标优化函数问题,建立了支撑结构的拓扑优化模型,利用分析层级法确定了各子目标的权重,进行了多目标拓扑优化,得到了材料的优化布局方案,减轻了结构质量,提高了结构固有频率。研究表明拓扑优化方法适用于板壳类结构的优化设计。     

多工况稳态热传导下的连续体拓扑优化

针对多工况拓扑优化问题,提出了多工况加权单约束拓扑优化模型。基于独立联系映射法,实现了多工况稳态热传导下的连续体拓扑优化设计。根据拓扑优化模型,分析了多工况拓扑优化“病态载荷”现象产生的原因,提出了初始结构总热能判定依据,通过对载荷工况系数的适当调整来消除“病态载荷”现象。通过数值算例,对不同优化模型下的拓扑优化结果进行分析比较。结果表明,独立连续映射法和多工况加权单约束模型在处理多工况稳态热传导拓扑优化问题中具有可行性和有效性。     

基于有限元的搅拌筒前支架的优化设计

针对前支架结构设计过程中,由于对其强度和刚度没有清楚的认识,而采用经验设计的弊端,首先对搅拌车作业过程进行分析,归纳出既代表实际工况,又能应用于有限元分析的7种典型工况,并计算出各种工况作用于前支架的载荷;然后对前支架进行各种工况的有限元分析,综合分析结果,找到造成前支架结构设计不合理的原因,并根据应力强度干涉模型理论对前支架进行优化;最后再对优化后的结构在原来工况下进行有限元分析,从而验证了优化后结构符合材料的力学性能,符合结构可靠性的要求。     

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HyperWorks&Solidthinking Inspire的客车加热器支架结构优化及轻量化设计

采用HyperWorks软件对客车加热器支架的几种工况建立有限元模型并进行强度分析,然后根据分析结果采用Solidthinking Inspire软件进行拓扑分析,再用HyperWorks软件验证拓扑结果的合理性,旨在根据分析结果对支架结构进行改进,从而进行轻量化设计。     

某型重卡板簧支架结构优化设计

针对某型重卡底盘系统结构整体改进后,车架安装孔位的变化致使板簧支架固定约束减少以及制造工艺的需改进等问题,企业要求在保障原有结构的使用功能和使用精密铸造工艺的基础上,对板簧支架进行更优的结构设计,并且不能增加其质量。首先根据原有模型的结构以及安装孔位的变化,确定其基本的结构模型;以此结构为优化对象,在极限工作的状况下,以降低结构质量为目标,以结构强度为约束,对支架结构进行拓扑优化设计;依据拓扑优化的结果,应用铸造工艺和设计经验进行再次设计,可得到最后的优化设计结果。优化后结构,在满足原有功能的前提下,设计出精密铸造的优化模型,达到了企业需求目标,这对重卡新型支架类零件的结构优化设计有重要的参考价值。     

基于拓扑和形貌优化的汽车发动机罩板设计

提出了一种汽车发动机罩板的优化设计方法。该方法包括基于拓扑优化的最优材料分布设计和基于形貌优化的最优压延筋设计,在轻量化设计的同时使结构的力学性能得到提高。在设计过程中,采用加权的方法处理优化设计的多工况问题。根据优化结果建立内板结构的优化模型,并将优化模型与原设计模型进行比较,结果表明,优化模型在横向弯曲工况、侧向弯曲工况和扭转工况的结构应变能分别降低18.89%、64.30%和49.79%,结构减重约20%。     

计及正面碰撞的低速电动车结构优化

正面碰撞是检验低速电动车结构安全性能的重要方式。首先建立低速电动车的有限元模型,提交给LS-DYNA进行100%正碰分析,对低速电动车的碰撞变形时序进行分析,找出电动车车身结构的薄弱位置。然后采用拓扑法对其前端结构进行重新设计,并且针对乘员侧加速度峰值过高问题提出改进方案。最后基于碰撞工况,采用拓扑法寻找电池支架承重时的传力路径,对支架进行重新设计。优化后电动车结构的安全性得到了较大的提高。     

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。