颚式破碎机机架的有限元分析及拓扑优化

基于鄂式破碎机机架重量较大,结构不合理的现状,运用有限元分析软件hyperworks建立颚式破碎机机架的有限元模型;根据颚式破碎机的力学分析对其进行有限元静强度分析;根据有限元分析结果,以颚式破碎机机架的重量最小为目标,颚式破碎机机架的最大应力为约束条件,对其进行拓扑优化设计,得出颚式破碎机机架更加合理的模型,对后续颚式破碎机机架的减重优化和对企业生产有一定的指导意义。     

岸桥斜撑的抗震拓扑优化

斜撑的布置方式对岸桥的抗震能力影响很大,为此提出一种基于拓扑优化的岸桥斜撑设计方法。将岸桥的上部门框和下部门框定义为斜撑拓扑优化的设计域。根据岸桥结构的特点定义岸桥的抗震性能要求,以斜撑的塑性变形、主体结构的弹性变形为约束,建立岸桥斜撑抗震拓扑优化的数学模型。为提高斜撑的抗压承载能力和耗能能力,将屈曲约束支撑应用到岸桥斜撑的设计中。采用非线性优化求解器对所提出的数学模型进行求解。将优化后的岸桥结构在OpenSees中建模,分析岸桥在地震作用下的弹塑性变形情况。结果表明:基于屈曲约束支撑的岸桥斜撑拓扑优化方法,可得到符合岸桥抗震性能要求的斜撑布置方案。     

某型号涡旋压缩机机架拓扑优化与轻量化设计

为了降低压缩机原料成本,采用Inspire软件对某型号涡旋压缩机机架进行拓扑优化设计,并将原模型和优化模型对比,质量减轻约1 kg。优化后机架抱紧力与原模型基本一致,止推面间隙差异约为1.9μm,轴承最大变形量为4.9μm,不会影响装配和运转;止推面接触压强分布与优化前没有明显差异。     

某型号涡旋压缩机机架拓扑优化与可靠性研究

为了降低压缩机原料成本,采用Inspire软件对某型号涡旋压缩机机架进行拓扑优化设计,并将原模型和优化后模型进行对比分析。通过数值分析的方法,对抱紧力、止推面间隙和轴承最大变形进行了研究,得出抱紧力只增大3%,机架止推面间隙和主轴承最大变形变化量均小于5μm,说明优化后机架不会对装配工艺产生影响;通过润滑可靠性试验,证实了产品的疲劳磨损和使用寿命均符合标准。通过轻量化设计,在满足装配工艺和工作要求条件下可将自重减小9.8%,为压缩机相关部件的设计研制提供了理论依据。     

基于ESO方法的梁形状拓扑优化

基于渐进结构均匀化拓扑优化的方法,以体积为目标函数,建立了梁结构的不同布局的拓扑优化模型.利用ESO方法的思想理论推导出梁结构拓扑优化的数学模型,并借助于ANSYS软件平台,利用APDL语言实现了优化算法.数值算例验证了该方法的可行性和有效性,它可减少设计变量的数目,提高求解效率.     

基于拓扑优化与正交试验的锚机机架轻量化研究

针对锚机大容量、小体积、长寿命的需求现状,将拓扑优化和正交试验法相结合对机架进行轻量化研究。根据静力学分析结果,建立以锚机机架结构柔度最小为优化目标的拓扑优化模型,对机架进行拓扑优化设计并对模型进行重构,接着对机架进行尺寸优化设计,通过ANSYS模拟正交试验,利用最小二乘法建立回归方程,进而得到机架优化的数学模型进行轻量化计算。对优化设计后的机架进行静力学分析,将分析结果与优化前的分析结果进行对比。结果表明：在满足机架强度和刚度要求的前提下,机架重量减小了15.27%,为锚机轻量化研究提供参考。     

飞机千斤顶机架结构的拓扑优化设计

为实现千斤顶机架的轻量化设计,提高材料的利用率,对机架的4种极限工况进行了静力学分析,通过分析可知机架在这4种工况下的刚度和强度裕量较高,材料不能得到充分利用。对机架进行拓扑优化设计,得到机架结构的最佳材料分布。参照优化后的结构重新建立机架模型,并进行有限元分析,验证结果的可靠性。优化后机架的质量由26.714 kg减小到21.058 kg,减轻了21.17%,在满足使用要求的情况下,提高了材料的利用率。     

基于应变能约束的梁截面拓扑优化

根据工程实际应用中最关注的最优设计和合理经济尺寸的问题,建立了以梁截面为设计变量,以结构总重量极小化为目标,考虑应变能约束条件的梁结构拓扑优化设计数学模型,并结合ESO方法和单元应变能分析,讨论了受弯曲载荷作用下的梁的截面形式拓扑优化,建立其参数化模型,最后利用ANSYS的优化模块对梁的合理截面参数进行了优化设计.结果...     

基于响应面法和拓扑优化的四旋翼无人机机架结构优化研究

机架是四旋翼无人机的重要支撑结构,机架结构的强度和刚度直接影响飞行安全,机架结构的轻量化是实现无人机长续航、高效率的关键,机架结构的振动稳定性也是设计的重要考虑因素。基于响应面法和拓扑优化方法,对某型民用无人机机架结构进行了优化设计研究。首先建立数学模型,将优化问题转化为机架结构的质量和强度的双目标优化问题,采用响应面法对机架结构参数进行重新设计,寻找最优参数组合,再通过拓扑优化方法,在保证结构强度的同时,对新机架进行减重设计,最后,经优化设计后的新机架减重56.2%,并且结构材料分布合理,结构位移量小且各阶模态均不会发生共振,满足设计要求。     

汽车尾气热电转换装置电气拓扑结构优化

针对汽车尾气热电转换装置多个热电器件温差和自身特性的差异,为了最大化发挥各热电器件的发电潜能,对热电转换装置的热电模块进行拓扑结构的优化,基于图论的方法将热电模块的串并联问题抽象为数学问题,再针对性地设计了算法,通过实验室台架实验测试和数据验证,使得热电转换装置对外输出最大功率。     

基于模拟退火算法的旋转梁压电分流电路优化

采用压电分流控制方法对旋转柔性梁进行振动抑制,在分析旋转梁压电分流控制方程的基础上采用模拟退火算法对电路中的电阻、电感原件进行了优化。首先,使用Hamilton原理建立了绕x轴旋转柔性梁的压电分流阻尼控制方程,推导了基于压电分流控制的压电分流系统传递函数;然后,基于模拟退火优化算法思想,建立传递函数的优化模型,并对目标函数进行优化;最后,针对旋转梁压电分流电路优化进行数值计算与分析。仿真结果表明:压电分流阻尼可以很好地抑制柔性旋转梁振动;与遗传算法相比,模拟退火优化算法不仅可以取得很好的优化效果,且优化效率得到极大的提高。     

一种梁结构静态拓扑参数同时优化方法

在渐进结构优化方法(evolutionary structural optimization,ESO)的基础上,提出梁结构的静态拓扑参数综合优化方法。在优化过程中,首先将单元灵敏度计算公式通过截面特性加权变成拓扑参数修改灵敏度分析方法,并提出避免"载荷病态"的灵敏度复合方法来处理多载荷工况。其次将单元根据结构设计要求进行分组,并将可选的梁截面根据属性大小进行编号。最后根据综合灵敏度的大小,修改对应组的梁截面特性编号。将所提的方法应用于某汽车车身轻量化设计中,数值算例表明所提出的方法是有效的。     

机架固有频率优化的结构设计

面向自动化装备机架结构的优化需求,提出了一种基于固有频率优化的结构设计方法。根据外部激励的幅频曲线和机架最大振幅与刚度、质量之间的关系曲线图,获得了频率优化边界条件。通过模态分析得到各阶固有频率与振型,并根据灵敏度系数给定设计变量范围,基于固有频率约束与质量最轻目标给出了优化设计函数,进行了机架结构优化设计。最后利用ANSYS Workbench谐响应分析验证了优化后的模型较原模型极大程度地改善了机架的动力学性能。优化设计方案提高了机架固有频率,优化了其振动特性,满足生产实际要求;该固有频率优化方法具有一般性,可用于类似支撑结构的优化设计。     

基于拓扑优化的装载机工作装置结构轻量化设计

基于拓扑优化对装载机工作装置结构进行轻量化设计,建立装载机工作装置的有限元模型,在五种工况下对工作装置进行有限元分析,得到应力云图,显示动臂的应力裕量较大。通过HyperWorks软件Optistruct模块建立动臂参数化模型,以质量最轻为目标函数,以动臂两侧板各单元相对密度为设计变量,以结构强度和刚度为约束条件,进行轻量化设计。结果表明,在满足结构强度和刚度的条件下,动臂的质量减轻19.25%。对优化前后的动臂实体模型进行模态分析,确认前六阶频率和振型变化不大,动臂的动态性能稳定可靠。     

基于拓扑优化的举升桥拖臂梁支架改良设计

本文指出了优化设计在目前产品设计领域的必要性;用数理统计的方法对多工况下应力最值方差作出评价,为多工况受力零件的设计评价及结果优化提供了数值依据。并以举升桥拖臂梁支架改良设计为实例,详细介绍了多工况下产品的优化设计方法与过程,达到了降低成本、提高产品质量的双重功效。     

鞋套机机架的仿真与优化

鞋套机机架在工作过程中其稳定性直接影响鞋套包装的质量,通过ansys workbench对鞋套机机架进行静力学分析、模态分析,得到机架的最大应力、最大应变和前六阶的固有频率。在保证机架正常工作的前提下,对机架进行优化设计,使得机架的质量减小了33%,并对优化后的机架进行动态仿真分析。通过优化前后的结果对比,说明优化结果的可行性,随机振动分析为后续机架的设计与改进提供了参考。     

抬梁旋转功能的改进

本文介绍了抬梁的使用领域,抬梁组成,各吊装工况在抬梁承载时对旋转吊钩旋转的影响进行了分析,最后提出了改变抬梁的吊钩横梁,提高抬梁旋转功能的改进。     

微耕机操纵装置动态特性分析及结构拓扑优化

微耕机作业时的剧烈振动,不仅影响操作员的操控舒适性及身体健康,而且会缩短微耕机及零部件的使用寿命。文中分析了微耕机操纵装置固有特性及怠速状态下的频响特性,并在此基础上完成了操纵装置的结构拓扑优化。优化结果表明:微耕机操纵装置1阶频率提高至81.77 Hz,避开了人体反应特别敏感的频率范围;4阶频率提高至177.54 Hz,避开了微耕机耕作时的主要工作频率。为微耕机振动特性的改善奠定了基础。     

基于拓扑优化算法的嵌合可伸缩玻璃栈桥重型旋转舞台设计

现代舞台设计和优化主要集中于设备优选及机构设计,忽略了大型舞台装备材料结构性能的优化。结构性能的优化对降低材料成本、减少在役期间能耗、提高产品性能具有重要作用。此研究首先完成目标旋转舞台的机构及框架设计,然后利用双向渐进结构优化算法对旋转舞台的旋转部和伸缩部进行以满足承重条件的结构拓扑优化设计,最后对优化前后的方案进行仿真实验对比。结果表明,在满足承重性能条件下目标对象收敛于较优的形态,所应用的拓扑优化算法自动生成结构合理、有机的形态,达到了轻量化设计目的,对舞台设备在服役期节能减排和提高产品整体效能具有一定的参考价值。     

船舱隔壁螺旋槽旋转密封装置密封性能优化

为研究螺旋槽旋转密封装置用于船舱隔壁密封的密封性能,同时获取螺旋槽结构的最优取值范围,对螺旋槽各参数对泄漏量影响规律进行理论分析;选取泄漏量的显著性影响因素,采用Box-Behnken优化方法设计密封装置泄漏量试验,得到多型样机泄漏量测试结果;建立泄漏量和各影响因素间的数学模型,获得不同影响因素对泄漏量的二阶交互作用响应面,分析不同影响因素间交互影响规律。结果表明：螺旋槽密封装置泄漏量随槽数、螺旋角和槽深比的增大均先增大后减小,随槽台比和槽坝比的增大则逐渐增大;建立的数学模型计算结果和试验数据相关性较强,表明该模型可用于准确预测船舱隔壁螺旋槽旋转密封装置泄漏量。