基于OptiStruct拓扑优化的尿素罐支架设计

针对某轻卡汽车的尿素罐支架,本文在HyperMesh中建立了三种工况下的拓扑优化模型,并利用OptiStruct进行优化求解计算,得到了尿素罐支架的最佳材料分布路径。根据拓扑优化结果,在原模型的基础上进行了轻量化设计,并在相同工况下重新进行静力学分析。结果表明新设计的尿素罐支架在保证结构性能要求的前提下降重明显,对类似的钣金盒子结构的设计具有极大的指导作用。     

满意协调法在OptiStruct中多目标拓扑优化中的运用

为了研究多工况下静态刚度和动态振动频率为目标函数的拓扑优化结构设计,提出了一种连续体结构多目标拓扑优化的研究方法。基于实体各向同性材料惩罚函数(SIMP)的插值模型,采用满意协调法把多目标问题转化为单目标问题,从而避免因单目标拓扑优化而不能满足车体结构性能要求的缺点,同时通过一些变换,规避了满意协调法中不含等式约束这一条件。运用OptiSt-ruct平台,以发动机盖为实例进行多目标拓扑优化,并与已经用于生产的成熟的发动机盖模型进行对比,验证了优化方案的可行性。     

基于OptiStruct的风力叶片拓扑优化设计

基于OptiStruct的优化平台对二维薄板和风力叶片进行了不同目标的拓扑优化,给出了均匀材料和复合材料结构分别在最小位移和应力目标下的拓扑优化结构。结果表明拓扑优化方法能够对复和材料的风力叶片进行有效优化,并提供材料的优化布局方案。     

基于OptiStruct的汽车制动钳拓扑优化设计

以某低速车制动钳为研究对象,建立了制动钳的三维模型,并对制动钳进行了刚度和模态分析.为了实现制动钳的轻量化,并减少制动钳在使用时产生的噪声,采用了变密度拓扑优化方法,建立了以柔度最小为优化目标、单元密度为变量、制动钳的刚度和模态为约束条件的拓扑优化数学模型.优化后的制动钳在满足使用条件的前提下模态频率避开了产生噪声概率...     

基于OptiStruct的机身前段总体优化设计

Altair公司的HyperWorks软件已广泛地应用于飞机结构优化设计并已得到认可。在新涡桨支线飞机研制中,采用OptiStruct求解器对机身前段两种设计方案进行了总体结构分析与尺寸优化,并对其结果进行对比分析,为机身前段结构选型和详细设计提供参考。     

基于OptiStruct软件的某发动机空滤器支架拓扑优化分析

基于某发动机空滤器支架一阶模态不合格问题,利用OptiStruct软件对空滤器支架进行了拓扑优化,并对前后一阶模态频率进行对比分析.结果表明:在支架质量无明显变化的情况下,优化后结构的一阶模态频率增加67％,优化效果明显,提高了支架性能和结构效率,为发动机支架类模态优化问题提供了可借鉴的方法.     

基于HyperWorks的回转台承载框架结构分析与优化

本文论述了HyperWorks的RADIOSS解算器和OptiStruct优化模块在风洞架车的回转台承载框架结构分析与优化中的应用,使用RADIOSS对初始设计方案进行分析,将计算得到的性能参数与实验要求进行比较,进而采用OptiStruct寻找到载荷传递路径,对结构进行优化,在同时满足多工况使用需求下,实现了轻量化设计。     

基于OptiStruct 的某机载设备托架形貌优化

以某机载设备托板优化设计为例,介绍了形貌优化的基本原理和方法,基于OptiStruct 软件对原设计托板加强筋设计进一步优化,根据优化结果进行圆滑过渡并完成数字建模,考虑机载设备的轻量化要求完成减重设计。使用Ansys 对优化前后的托板模态、频率响应进行分析对比,使托板的1 阶模态频率提高了123. 5%,并高于机载环境振动频率范围,有效提升了托板的结构稳定性。     

某型无人机起落架结构拓扑优化

为了探索拓扑优化设计在起落架结构上的应用,基于变密度法,建立了某型无人机起落架外筒支柱的拓扑优化模型,利用业内著名的结构优化平台OptiStruct,获得了满足多种典型工况下和多种约束条件下的最佳拓扑结构。对优化前后的模型进行静强度有限元仿真对比后,结果表明优化后的结构不仅减重20%,还大大降低了应力水平,满足强度和刚度设计要求。采用的拓扑优化设计方法对改进起落架结构设计,实现结构轻量化,提高飞机的性能和经济性具有重要意义。     

机床横梁设计中结构优化技术的应用

优化设计能较好地把现代设计理论和经过长期实践验证的设计内容结合起来,在保证产品达到设计指标并满足一定约束条件的前提下,通过改变某些允许改变的设计变量,使产品的性能指标达到人们的期望值。综合应用拓扑优化和尺寸优化技术对于全新结构的设计是非常关键的,有利于发挥设计员的创新能力,提高产品的市场竞争力,甚至能复演产品的设计过程。重点介绍了机床横梁设计中结构优化技术的应用。     

基于OptiStruct的梁结构优化设计

针对国内梁结构优化设计应用研究领域的不足,利用有限元及CAE计算机仿真技术对梁的截面进行以减轻质量为目标的结构优化分析。首先利用Hypermesh进行梁截面的网格划分,其次考虑梁截面的受力方向不同,使用OptiStruct进行模式重复情况下的拓扑优化。最终依据优化结果,对梁截面进行二次设计和工艺优化,以获得满足挠度条件的最轻梁结构。得出了利用有限元及CAE计算机仿真技术进行梁结构优化的一般思路和可行的办法。     

航天器整流罩结构优化设计

航天器整流罩作为飞行器的重要部件,设计时要保证其具有足够的强度、刚度和稳定性,为了提高结构效率,结构重量还要尽可能轻,这些要求增加了结构设计的难度。某航天器整流罩结构原始设计方案稳定性不满足设计要求,采用传统方法进行了改进设计,改进后结构强度和稳定性满足设计要求,但结构质量效率不高;同时采用OptiStruct优化技术对整流罩进行总体尺寸优化,给出了最优结构尺寸,相比传统改进设计方法,经过优化后的整流罩结构满足整体强度、刚度和稳定性要求,同时重量减轻15%。     

结构优化设计在客车车身轻量化中的应用

综述了结构优化设计方法在汽车车身轻量化中的应用历史和现状。对常见的结构优化技术进行了介绍和总结。以一款客车车身骨架结构优化设计为例,探讨了结构优化设计的应用方法和实施过程。对优化设计中的关键问题进行了阐述,最后展望了结构优化设计在未来车身轻量化中的应用趋势和前景。     

基于全局优化进行局部优化叠加的大型结构拓扑优化方法研究

针对现有的拓扑优化方法对所指定的设计域内的变量进行全局拓扑优化,从而导致对大型构件拓扑优化时局部区域最佳拓扑结构分布信息丢失的问题,提出一种基于局部结构特性扩散映射的全局拓扑优化方法。该方法首先对设计域内的局部区域进行拓扑优化,得到设计域内局部的优化信息,然后对得到的局部区域优化信息进行整合,得到全局整体的拓扑结构。通过与现有的商业软件ANSYS Workbench和全局优化方法做实验对比,结果表明所提出的优化方法相较于现有的优化方法具有两个优点：第一,所提出的拓扑优化方法可以较好的保留在设计域的局部拓扑结构信息;第二,所提出的拓扑优化方法可以对优化的结构进行尺寸控制。     

风力发电机组轮毂结构优化

以中国自行设计的某MW级风机轮毂为研究对象,先对轮毂进行拓扑优化,验证拓扑结构,然后对轮毂进行自由尺寸优化,给出一种新型的轮毂结构,使得轮毂重量减少18.6%.优化后的轮毂不但节省材料的消耗,而且使得轮毂强度增加51.4%,疲劳寿命满足使用要求.     

基于OptiStruct的折弯机器人Y轴轴身的形状优化

为提高某折弯机器人Y轴的刚度,分析了轴身最危险工况2个方向的静态弯曲刚度与低阶模态振型及频率。利用OptiStruct软件,以质量、静态作用下的位移、模态分析的低阶频率以及组合柔度指数作为响应,对横隔板进行拓扑优化,得到横隔板的材料分布。利用网格变形技术对Y轴轴身的外形进行形状优化。结果显示静态刚度和模态分析的低阶频率都明显提高。     

基于可加工性的悬臂结构件轻量化设计

基于轻量化设计要求,利用OptiStruct平台对一种5自由度机械手的关键悬臂结构件进行拓扑结构优化。优化过程中加入了对称、脱模方向等约束,提高了零件的可加工性;并对优化后的模型做了强度、刚度校核。对比经验结构与拓扑优化结构,显示了拓扑优化方法的优势。优化设计后的悬臂结构件重量减轻了24.8%,达到了轻量化设计的目的,该成果已经应用于实际生产设备。     

多工况悬架下摆臂结构优化设计方法研究

采用了多种优化设计方法,以某悬架结构为例进行了结构优化设计方法研究.通过对车辆行驶工况和对车体空间布置的分析,建立了拓扑优化可设计域和非可设计域,完成了悬架结构的拓扑优化设计,并建立了工程结构.基于强度分布与应力干涉理论,将可靠性理论和优化方法相结合,进行了可靠性优化设计.其优化结果与尺寸优化和形状优化结果进行了对比,证明了优化设计方法的有效性和可行性,为工程结构提供了一种新设计思路.     

冲击载荷下装载井防护装置结构优化设计方法

针对装载井防护装置轻量化设计要求,提出了一种冲击载荷下结构优化设计方法。该方法首先使用拓扑优化方法获取装置内部梁的最优布置方案;然后,在此基础上使用动荷系数放大静力,模拟冲击载荷对最优布置方案进行尺寸优化,获得梁截面详细尺寸;最后,进行冲击载荷验证分析,验证尺寸优化结果是否满足强度和变形要求。结果表明,该方法能够有效地减轻防护装置质量,且缩短了优化设计时间。     

机械产品设计的结构优化技术应用

结构优化技术是综合运用拓扑优化和尺寸优化技术,快速设计出满足技术要求的产品,是一种搜寻最优设计方案的技术。在允许改变的条件下,重新定义设计变量如表征结构外型的几何参数(圆孔半径等)和物理参数(如材料的弹性模量、密度等),重新定义约束条件如装配位置限制条件等,选择最优化并对计算结果分析评估,使产品的性能指标达到最佳效果。应用拓扑优化和尺寸优化技术对于全新产品机械结构的设计是非常关键的,充分发挥技术人员的创新能力,激发创新设计的思路,通过优化设计,降低产品重量,优化了结构,提高了产品性能。