凸轮轴磨床砂轮架试验模态分析

应用锤击法和基于变时基采样的SIMO法,对凸轮轴磨床砂轮架进行了试验模态分析,获得砂轮架的前3阶固有频率、振型及其相应的振型。在此基础上进行了砂轮架的结构动态分析,得到其结构动态特性,为机床的结构动态设计及其优化提供参考。     

模态试验架的动态特性研究

采用有限元技术，应用ANSYS仿真软件分析模态试验架的动态响应。通过建立计算模型，施加边界约束对模态试验架进行模态计算，得到模态试验架前5阶固有频率，提取计算模型的节点位移值形成模态振型。通过对模态试验架动态特性的研究为模态试验架的设计和导弹模态试验的实施提供参考依据。     

基于响应面法的柔性铰链优化设计

为提高交叉簧片式柔性铰链(简称"交叉铰链")的第2阶固有频率,通过基于遗传算法优化的BP网络响应面映射交叉铰链的结构参数与其第2阶固有频率之间的关系,建立了交叉铰链的结构参数优化模型,并在MATLAB中编程实现。最后,对最优化计算结果进行了动静态仿真分析和试验验证。结果表明,优化模型计算值、有限元仿真值以及测试值的一致性较好,误差均在工程允许的范围内,与目前在用某型号交叉铰链相比其第2阶固有频率提高了21.7%。可见该优化设计方法是可行的,能够有效提高交叉铰链的第2阶固有频率。     

基于有限元软件的某机载设备架固有模态分析

以模态分析的相关理论为依据,利用专业有限元软件对某机载设备架进行建模、模态分析,得到该机载设备架前10阶固有振动频率,并与机载设备及飞机结构固有频率相比较,验证了该机载设备架满足使用要求,并为此类机载设备架设计及使用提供参考。     

基于Isight的减速器高速齿轮轴集成优化

为了防止某减速器高速齿轮轴发生共振,需提高其前低阶固有频率。采用Pro/E软件建立高速齿轮轴模型,采用Abaqus软件对该高速齿轮轴进行模态分析,得到其前五阶固有频率和振型。通过采用Isight优化软件集成全局优化算法和梯度优化算法对其轴颈直径进行优化。优化之后,高速齿轮轴的轴颈直径达到了最优值,其前五阶固有频率都有一定的提高,防止了共振的发生,减少了振动和噪声。     

数控铣床工作台多目标优化研究

基于正交试验原理,选取工作台13个设计变量安排正交试验,根据正交试验结果,分别建立工作台质量、最大变形量和前3阶固有频率的灵敏度函数,根据灵敏度分析结果,选择5个敏感设计变量安排中心复合试验,根据中心复合试验结果,分别建立工作台质量、最大变形量和前3阶固有频率的响应面模型,利用响应面模型建立工作台多目标优化模型,借助Matlab软件遗传算法工具箱对多目标优化模型求解,优化效果显著,质量、最大变形量分别下降了2.01%和14.79%,前3阶固有频率分别提高了11.84%、12.81%和10.63%。     

基于模态灵敏度分析的机载控制台尺寸优化

机载控制台杆件较多,结构复杂,尺寸优化过程中设计变量较多,在尺寸优化前必须对其进行灵敏度分析。以多目标拓扑优化后的某机载控制台下台体为研究对象;以下台体各构件的厚度尺寸作为设计变量;以质量为约束条件;以第一、第二阶固有频率作为优化目标进行灵敏度分析。获得了下台体第一、第二阶模态频率及质量对杆件厚度的灵敏度变化情况及第一、第二阶固有频率相对于质量的灵敏度值。以下台体质量作为优化目标函数;结构第一、第二阶模态频率作为约束条件;选择第一、第二阶模态频率对质量的灵敏度绝对值较大的杆件厚度尺寸作为设计变量进行尺寸优化。分析结果表明,尺寸优化后结构的低阶固有频率明显提高,质量稍有减少,具有较好的动态性能。为下台体结构尺寸的确定提供依据。     

多目标优化在大型加工中心轻量化设计中的应用

为保证某大型加工中心的加工精度和切削效率,以其关键部件立柱为例,提出以质量及一阶固有频率为多目标优化的机床轻量化设计方法。首先根据有限元法利用有限元分析软件ABAQUS对立柱进行动静态特性分析,根据立柱结构分析提取影响1阶固有频率与质量的关键因素。通过均匀试验设计,利用MATLAB建立目标与关键因素的多元线性回归方程并进行灵敏度分析,找出敏感性因素。运用响应面法建立敏感因素与目标的2阶响应面数学模型,进而建立以减轻质量与提高固有频率为目标的立柱优化模型,最后应用MATLAB对数学模型进行优化求解。立柱经过优化后,提高立柱固有频率的同时质量减轻13.6%。     

基于ABAQUS的无心外圆磨床砂轮架模态分析

以MK1080型无心外圆磨床砂轮架为研究对象,使用CATIA V5对砂轮架进行三维建模,导入ABAQUS有限元分析软件中对其进行模态分析,并对砂轮架网格划分方法进行了探索。通过分析,获得砂轮架前六阶固有频率和振型,并对结果进行了分析。结果表明:砂轮架的结构设计整体合理,最低固有频率达到503.6 Hz,能够满足工作条件。同时分析出了结构的一些薄弱环节,为砂轮架结构的优化改进提供了理论参考依据。     

轻型载货汽车减振技术分析及优化设计

对某轻型载货汽车产生的低频振动现象进行了试验分析及优化设计研究.在对轻型载货汽车振动测试分析的基础上,利用有限元仿真和拓扑优化技术对样车进行了固有频率分析和优化设计.通过对样车的振动测试及有限元分析,找到了轻型载货汽车产生低频振动的主要原因:车辆系统的1阶固有频率与车轮动不平衡引起的激励频率接近,导致了车辆系统的共振.分析及试验结果表明,通过优化车架的结构和匹配驾驶室橡胶垫块的刚度能够提高车辆系统的1阶固有频率,明显改善轻型载货汽车产生的低频异常振动现象,提高了车辆的乘坐舒适性.     

Light-Weight Design Method for Force-Performance-Structure of Complex Structural Part Based Co-operative Optimization

A light?weight design method of integrated structural topology and size co?optimization for the force?performance?structure of complex structural parts is presented in this paper. Firstly, the supporting function of a complex structural part is built to map the force transmission, where the force exerted areas and constraints are considered as connecting structure and the structural configuration, to determine the part performance as well as the force routines. Then the connecting structure design model, aiming to optimize the static and dynamic performances on connection configuration, is developed, and the optimum design of the characteristic parameters is carried out by means of the collaborative optimization method, namely, the integrated structural topology optimization and size optimization. In this design model, the objective is to maximize the connecting stiffness. Based on the relationship between the force and the structural configuration of a part, the optimal force transmission routine that can meet the performance requirements is obtained using the structural topology optimization technology. Accordingly, the light?weight design of conceptual configuration for complex parts under multi?objective and multi?condition can be realized. Finally, based on the proposed collaborative optimization design method, the optimal performance and optimal structure of the complex parts with light weight are realized, and the reasonable structural unit configuration and size charac?teristic parameters are obtained. A bed structure of gantry?type machining center is designed by using the proposed light?weight structure design method in this paper, as an illustrative example. The bed after the design optimization is lighter 8% than original one, and the rail deformation is reduced by 5%. Moreover, the lightweight design of the bed is achieved with enhanced performance to show the effectiveness of the proposed method.     

轻型货车EQ1060F车身的结构优化设计研究

主要研究轻型货车 EQ1 0 6 0 F驾驶室车身结构优化设计中的一些关键问题 ,包括结构有限元分析、优化方法选择、敏度分析和结构重分析 ,选择了序列二次规划法用于结构优化问题且收敛效果较好。该研究为汽车车身设计提供了一条新的设计思路。     

基于多目标的刨切机床身结构优化设计

以某数控刨切机床身为研究对象,提出一种基于灵敏度分析与结构优化设计相结合,以床身质量、最大静变形和一阶固有频率为优化目标的床身优化设计方法。建立床身有限元模型,对其进行动静态特性分析,通过对床身主要设计参数进行拉丁超立方试验设计,在此基础上,对各设计参数进行灵敏度分析并建立响应面模型,确定影响床身质量和床身动静态特性的关键参数,运用多目标优化算法对床身进行优化求解,根据优化结果,得到最佳优化方案。结果表明:床身质量减少 5.82% ,最大静变形减小 6.71% ,一阶固有频率提高 6.11% ,该优化方法在提高床身动静态特性的基础上,减轻了床身质量,为床身优化设计提供理论参考。     

轻型货车EQl060F车身的结构优化设计研究

主要研究轻型货车EQl060F驾驶室车身结构优化设计中的一些关键问题,包括结构有限元分析、优化方法选择、敏度分析和结构重分析,选择了序列二次规划法用于结构优化问题且收敛效果较好。该研究为汽车车身设计提供了一条新的设计思路。     

基频约束结构优化设计的线性矩阵不等式方法

介绍了半定规划及线性矩阵不等式 (LMI)的基本概念 ,给出具有基频约束的桁架结构优化问题的半定规划形式。半定规划法 (或称线性矩阵不等式方法 )可以有效地求解该问题的全局最优解 ,最后以一个简单桁架结构为算例     

复合材料加筋结构的神经网络响应面优化设计

针对复合材料加筋结构优化设计的复杂性,提出利用人工神经网络结构近似分析响应面来反映结构设计输入与结构响应输出的全局映射关系的优化方法。通过正交试验设计选取合适的结构有限元分析样本点,进行神经网络响应面的构建和训练;将神经网络响应面作为目标函数或者约束条件,汇同其他常规约束条件完成优化模型的建立,并应用遗传算法(GA)进行优化,从而形成一套适应性强的的高效优化方法。以复合材料翼身融合体帽型加筋板的质量优化为实例,建立加筋板模型的重量响应面目标函数、强度和翘曲稳定性响应面约束条件;通过PATRAN/NASTRAN有限元软件进行有限元计算,获取用于响应面训练的样本点数值。算例结果表明,该方法能以很少的有限元分析次数取得高精度的响应面近似模型,并且使优化计算耗时大为减少,优化效率大大提高。     

Y32—500B四立柱液压机下横梁的结构优化设计

利用结构优化设计方法,对Y32－500B四立柱液压机的下横梁进行了结构优化设计,研究了其中的一些关键理论和技术,包括下横梁的结构有限元分析,优化方法选择,敏度分析和结构重分析,得到了满意的结果,并应用于生产实际。     

大变形条件下的预应力索桁架天线结构优化设计

传统预应力索桁架天线结构设计往往依赖于经验设计和非梯度方法。为了提高该类结构的优化设计效率,文中提出了一种大变形条件下的预应力索桁架结构拓扑优化方法。该方法以一种预应力修正下的柔顺度指标作为目标函数,以质量分数和强度作为优化约束,通过归一化方法获得连续的设计变量,实现对索桁架结构的拓扑构型、组件尺寸和预应力数值的整体优化设计。目标函数的灵敏度信息可完全通过解析方法获得。数值计算结果表明,该方法对大变形条件下天线单一工况和多工况预应力索桁架优化设计都具有较好的适用性。     

随机杆系结构的概率优化设计

对随机参数结构在随机载荷作用下的结构分析、可靠性分析和优化设计等问题进行研究。以衍架结构为对象进行结构分析，分别或同时考虑结构材料的物理参数、构件的几何尺寸和作用载荷幅值等的随机性。应用代数综合法对结构响应(位移、应力)随机变量的数字特征计算表达式进行推导。在结构可靠性分析的基础上，构建以杆件截面积为设计变量，使结构重量极小化为目标函数，同时具有应力和位移可靠性约束的优化设计数学模型。对模型中的可靠性约束进行等价显示化处理；对结构响应进行基于可靠性的灵敏度分析，导出结构响应可靠性约束的灵敏度计算公式。通过算例验证了文中提出的基于概率的结构分析和优化设计模型与方法的合理性与可行性。     

Lightweight design of an electric bus body structure with analytical target cascading

Lightweight designs of new-energy vehicles can reduce energy consumption, thereby improving driving mileage. In this study, a lightweight design of a newly developed multi-material electric bus body structure is examined in combination with analytical target cascading (ATC). By proposing an ATC-based two-level optimization strategy, the original lightweight design problem is decomposed into the system level and three subsystem levels. The system-level optimization model is related to mass minimization with all the structural modal frequency constraints, while each subsystem-level optimization model is related to the sub-structural performance objective with sub-structure mass constraints. To enhance the interaction between two-level systems, each subsystem-level objective is reformulated as a penalty-based function coordinated with the system-level objective. To guarantee the accuracy of the model-based analysis, a finite element model is validated through experimental modal test. A sequential quadratic programming algorithm is used to address the defined optimization problem for effective convergence. Compared with the initial design, the total mass is reduced by 49 kg, and the torsional stiffness is increased by 17.5%. In addition, the obtained design is also validated through strength analysis.