泡沫铝填充双帽保险杠横梁碰撞性能优化

为了轻量化碰撞性能优良的汽车保险杠,优化研究新型泡沫铝填充的钢铝双帽型保险杠横梁。分别以正面对中、正面偏置和斜向角度3种碰撞工况建立摆锤和保险杠横梁的有限元模型,以横梁的前帽厚度、后帽厚度、前帽屈服应力和泡沫铝密度为设计变量,根据碰撞工况确定设计变量的约束条件,进行了3种碰撞工况下以比吸能最大和侵入量最小的多目标优化。进一步考虑横梁碰撞发生的概率,并将其作为权重因子建立包含综合比吸能最大和综合侵入量最小的多目标优化模型。优化后的保险杠横梁综合比吸能提高了4.19%,综合侵入量减少了3.54%,提高了新型保险杠横梁的碰撞性能及鲁棒性。     

泡沫铝填充结构机床工作台结构优化设计

为了最大限度地提升泡沫铝填充结构机床工作台的轻质性和静、动态性能,对前期设计的该结构工作台进行优化设计。优化设计过程中设定工作台的总体质量最小为目标函数,铸铁层外壳的厚度尺寸为优化变量,工作台的最大应力和最大变形量为约束条件。然后对优化前后的泡沫铝填充结构机床工作台的静、动态特性进行有限元仿真分析,对其质量进行计算,并将两种结构工作台的静、动态特性和质量进行比较。结果表明,优化后的泡沫铝填充结构机床工作台的轻质性和高静、动态性能更显突出。     

泡沫铝填充结构机床工作台的有限元仿真研究

现代机床正朝着高精度、高速度、高效率和高自动化的方向发展,这就要求机床工作台具有较高的静、动态特性。基于现代机床的高要求和高标准,设计了泡沫铝填充结构机床工作台,并运用有限元分析的方法,分别对填充泡沫铝前后两种工作台进行了静、动态有限元分析。结果表明,泡沫铝填充结构工作台较传统机床工作台具有更好的静、动态性能,因而可满足机床高速、高精度和高自动化的要求。     

复合结构泡沫铝隔声性能的研究

采用自制的试验装置对泡沫铝与实体铝复合结构的隔声性能作了研究。结果表明：泡沫铝与实体铝的复合结构在声频范围内均具有较好的隔声作用且对频率敏感，在500-1000Hz内隔声效果最佳，综合降噪率为40％；隔声效果受两者复合方式的影响不大，但随泡沫铝孔结构的不同而异；孔径为1．0mm、孔隙率为60％的泡沫铝试样，隔声效果最优，可在实体铝隔声的基础上再降噪16％-23％。     

泡沫铝结构的吸能特性影响参数试验分析

闭孔泡沫铝是一种轻质吸能金属材料,在低密度下具有良好的比刚度和比强度、宽而平坦的屈服平台区、良好的抗冲击性和能量吸收特性。在进行了大量试验的基础上,研究了泡沫铝裸材及其填充薄壁管的吸能特性,验证了闭孔泡沫铝结构的各向同性,研究了泡沫铝的孔隙率、孔径等对其力学性能的影响。给出了泡沫铝及其填充结构吸能能力的评价指标,指出了泡沫铝与薄壁管在轴向压缩吸能中的相互作用效应,并得出填充结构能够提高承载能力43%、提高吸能能力87%的结论。     

机箱铝横梁端面钻夹具设计

我公司生产的XC系列机箱中须在铝制横梁端面上钻削两个φ3 mm的孔.由于工件尺寸较长,最长的在600 mm以上.原加工方法是在工件的端面划线然后在摇臂钻上钻孔,这样加工出的零件尺寸精度和孔的垂直度不易保证.在组装成品机箱时箱体不正,梁的端面易产生较大的间隙而影响产品质量.如果将工件横放,动力头也横放进行横向钻孔,这样就可以消除工件在高度方向上的不稳定因素,再配合合理的夹具即可加工出合格的零件.我们考虑了两种方案:①重新设计横向动力头的钻床,此方案工作量较大且成本较高;②利用现有报废的德车(光车)再配用结构合理的夹具,完全可以满足加工要求.此方案的关键在于夹具结构设计.因为不同规格的铝横梁横截面尺寸不同,且铝型材横截面尺寸公差较大(0.5 mm).     

铝泡沫填充薄壁结构耐撞可靠性优化设计

泡沫填充薄壁结构能有效地改善汽车薄壁吸能部件的耐撞性。为设计更轻与更有效的吸能结构,并满足汽车安全性设计要求,提出一种新颖的轻质铝泡沫填充双管薄壁结构,并对其耐撞性展开确定性最优化设计。但是,由于薄壁结构的厚度、屈服强度以及铝泡沫的密度等设计参数易受到仿真以及制造误差等不确定性因素的影响,导致确定性最优解收敛于约束边界,从而丢失了应有的使用可靠性要求。因此,提出基于Kriging近似模型与一阶可靠性分析方法的铝泡沫填充结构可靠性最优设计方法,并进一步开展基于参数不确定性的铝泡沫填充结构的耐撞性可靠性优化设计研究。优化结果显示,可靠性最优解不仅远离约束边界,而且较好地满足了铝泡沫填充结构的安全性与可靠性设计要求。     

泡沫铝/纳米环氧树脂新型复合材料设计

介绍了新型功能材料泡沫铝的发展现状，在其基础上，依据功能结构一体化思路，提出设计泡沫铝/纳米环氧树脂新型复合材料，并对其性能进行了预测。     

基于有限元车床横梁结构的仿真分析

有限元法是现代分析与设计的一种快捷、有效的方法。采用有限元法,对缩短产品研发周期、降低制造成本、增强企业竞争力具有重要意义。以立式车床横梁作为研究对象,采用有限元ANSYS软件计算,进行了数控立式车床横梁的应力分析和模态分析。分析结果为车床的设计和优化提供了有效的数据。     

基于拓扑优化的泡沫填充点阵结构力学行为研究

采用拓扑优化方法设计刚度导向点阵结构,结合三维打印技术和泡沫填充技术,获得泡沫填充点阵结构,并结合材料试验机研究泡沫填充点阵结构在准静态压缩条件下的力学行为.研究结果表明,泡沫填充点阵结构相比未填充的点阵结构,初始压溃应力增大24％,能量吸收能力提高25％,增大和提高的幅值远大于点阵结构与单纯泡沫试件性能的叠加.通过研究确认,泡沫填充有改善点阵结构力学性能的作用.     

基于Isight的塔架门框结构的优化设计

在多学科优化集成软件Isight环境中,综合应用Pro/E参数化建模功能、Abaqus有限元分析功能,建立一种面向塔架门框的CAD/CAE集成优化设计的框架。首先建立门框的参数化几何模型,其次建立有限元分析模型并提交求解。应用试验设计DOE(Design of Experiments)中的最优LHD(Latin Hypercube Design)算法分析门框几何参数因子与应力间的交互效应、相关性。采用模拟退火ASA(Adaptive Simulated Annealing)全局优化算法开展门框的静强度优化设计,以整段塔架的重量最轻为目标,得到满足门框强度设计的最优解。为塔架门框的强度优化设计提供一种科学的设计方法。     

基于iSIGHT平台的密封壳体结构优化设计

基于i SIGHT多学科优化平台集成有限元分析软件Abaqus,针对密封壳体结构形状进行优化,将子模型技术、整体-局部优化策略、混合迭代优化算法以及样条曲线的参数化方法应用于密封壳体结构的优化中,大大的降低了单次求解时间,提高了整个优化流程的效率。优化后结构不仅减少了材料用量,而且对局部的应力集中有了明显改善,并通过试验对优化减重结果进行了验证,方法成功解决了给定重量指标下密封壳体结构所面临的强度问题,为日后大型航天器密封壳体结构设计提供了可参考的技术路线。     

基于正交试验的机床移动横梁多目标优化设计

为了提高机床移动横梁静、动态综合性能,机床横梁必须具有合理的筋板布局和结构特性。建立了横梁振动力学模型,理论计算了横梁最大耦合变形量,在三维设计软件中对机床横梁进行三维建模,并使用Ansys对横梁进行静态、模态分析。文中以机床横梁质量、最大耦合变形、最大耦合应力、一阶固有频率作为评价机床横梁设计优劣的目标函数,以横梁筋板结构、筋板厚度,上导轨支撑筋板倾斜角度作为设计变量进行多目标优化设计。采用正交试验法,设计了3因素4水平的正交试验;运用综合平衡法确定最优水平,从而得出最优的试验方案。结果表明,横梁理论计算变形量与仿真分析值相近,且横梁"井"型筋板结构,筋板厚度25 mm,上导轨支撑筋板倾斜55°设计为最优方案,其中与原设计方案相比质量减轻了473 kg,横梁总形变减少了7.455%,一阶固有频率提高了2.956%。研究证明,采用正交试验法合理设计横梁试验因素与水平,可以以较少的试验次数获得最优的试验结果,说明正交试验法具有较高的工程运用性。     

基于灵敏度附加目标函数的起重机主梁稳健优化设计

针对存在于起重机金属结构设计中的不确定性因素,提出了一种基于灵敏度分析的起重机金属结构稳健优化设计方法,建立了基于灵敏度附加目标函数及灰色关联度理论的起重机金属结构多目标稳健优化设计模型。以某桥式起重机主梁为研究对象,在对其各性能进行灵敏度分析的基础上,结合Matlab优化工具箱,应用该模型进行起重机主梁的稳健优化设计,结果显示:当考虑结构的非确定性因素时,所构建的稳健优化设计模型和灰色关联度的多目标优化解法可以在保证起重机主梁稳健及安全的前提下实现结构的轻量化设计,为其它复杂结构的稳健优化提供一定的技术指导。     

基于蜂群算法的汽车悬架参数优化设计

针对汽车悬架系统参数选取的不足,综合局部精英策略局部搜索能力强和人工蜂群算法全局搜索效率高的优点,提出基于局部精英策略人工蜂群算法确定其参数的优化方法。利用Matlab/Simulink仿真软件,以积分白噪声模型作为路面输入模型,对悬架系统进行仿真研究。仿真结果表明,局部精英策略人工蜂群算法相对传统算法和人工蜂群算法具有一定的优越性,通过对汽车悬架系统参数的优化可改善汽车的行驶平顺性和操纵稳定性。     

基于拓扑优化与6σ稳健性的检修工装支撑座轻量化设计

为了充分发挥踏面制动单元(TBU)检修工装支撑座的轻量化潜力和提高优化设计的可靠性与稳健性,提出将拓扑优化与6σ稳健性优化相结合的优化策略。通过基于变密度法的拓扑优化设计,提取支撑座的拓扑结构。基于中心组合试验设计方法和有限元数值模拟技术建立系统的响应面模型。基于该模型建立支撑座的6σ稳健性优化设计模型,并采用序列二次规划法进行优化求解,利用均值一次二阶矩法获得优化结果的可靠度并转化为相应的σ水平。结果表明,优化后的支撑座各设计变量、强度和刚度的可靠度均为1,均达到了8σ水平,减重率达67. 0%,轻量化效果显著;且与拓扑优化后对其进行传统的确定性轻量化设计相比,该方法不仅使支撑座的强度和刚度得到了增强,而且还提高了优化设计的可靠性、强度与刚度的稳健性和重量的一致性。证明了该方法的有效性。     

基于可靠性分析的门机蒙皮结构系统优化设计

提出一种基于可靠性分析的蒙皮结构起重机优化设计方法。考虑蒙皮结构起重机设计中尺寸参数、材料性能及风载荷的随机性,采用Monte-Carlo法中的拉丁方抽样(LHS)技术计算结构系统的可靠度。通过概率敏感性分析确定优化设计变量,以蒙皮结构起重机金属结构系统总质量为目标,利用有限元分析软件Ansys进行优化设计,相对初始设计的蒙皮结构质量减少23.8%,整体可靠度得到有效利用,避免了局部可靠度富余,节约了制造成本。     

电动车变速器壳体结构优化

按7颗钻流程,针对电动汽车变速器壳体裂纹的产生,进行原因排查、有限元分析和结构优化。首先,通过7钻排查,找到出现问题的制造环节;然后应用Hyperworks 11.0对优化前变速器壳体进行有限元仿真分析,并证明排查出裂纹原因的正确性;其次,对变速器壳体进行了3方面的结构优化,并对优化后的壳体进行有限元仿真分析,从应力分布云图看出其最高应力得到较大降低,且符合强度要求;最后,在台架试验台上进行了6次试验验证,结果表明,优化后的壳体强度和耐久性达到要求,优化方案切实可行。故通过7颗钻流程解决裂纹问题的结构优化方法对此类质量问题的处理具有工程实际意义。     

基于粒子群算法的后桥可靠性稳健优化设计

为提高车辆零部件的安全性和稳健性,应用可靠性稳健优化设计理论和多目标决策方法,将车辆后桥的可靠性稳健优化设计转化为多目标优化问题.通过模糊多目标粒子群算法求出所有满足约束性条件的pareto解集,结合实际情况,依据pareto解集确定零部件的设计规格.实验表明,所提方法能迅速有效地获得可靠性稳健设计的信息.     

蜂窝机翼结构计算与优化设计

首先采用三明治夹心板等效理论建立了全高度蜂窝结构的等效模型,通过仿真计算提取出关注区域,将关注区域依据真实模型进行有限元建模,然后采用子模型分析技术进行细节分析,将仿真结果与试验结果进行对比,验证该分析方法的有效性和准确性。利用提出的分析方法对全高度蜂窝机翼结构进行仿真分析,讨论了全高度蜂窝结构各几何参数与单位质量失稳破坏载荷的关系,结果显示单位质量承载失稳载荷随着上、下板厚和壁厚增大呈现递增趋势,而随蜂窝胞单元边长增大呈递减趋势,且在一定范围内变化较小。最后采用多目标参数方法对蜂窝机翼结构进行了优化分析,结果表明蜂窝胞单元三个几何参数分别处于特定范围内时单位质量承受失稳载荷处于较大值。