三维机翼翼盒的结构拓扑优化设计

为有效降低机翼的重量,合理布置材料,提高材料的利用效率,以机翼翼盒结构的概念设计为研究对象,借助ANSYS有限元分析软件,以结构的最小柔度为目标函数,以体积约束为约束函数,对单载荷工况下三维机翼翼盒进行结构拓扑优化设计,找出其主传力路径,并通过与二维机翼优化结果比较证明了方法的可行性.拓扑优化结果显示其结构型式新颖,翼梁和翼肋的数目、位置和形状在结果中都有一定程度的体现,具有一定参考价值,是一种具有良好操作性的、有别于经验设计的机翼结构概念设计新方法.     

基于各向正交惩罚材料密度法的汽车控制臂的优化设计

建立了以刚度最优值(最小柔顺性)为目标函数,体积约束作为约束条件,有限元单元的相对密度为设计变量的汽车控制臂结构拓扑优化模型,对多功能车上使用的A型控制臂结构在概念设计阶段进行了拓扑优化。优化过程中采用各向正交惩罚材料密度法(SIMP)理论建立数学模型,并应用优化准则算法求解数学模型,得到控制臂的概念设计优化模型,为结构详细设计阶段的形状优化和尺寸优化提供设计依据。从结构概念设计的结果知:优化设计过程较稳定、能有效满足概念设计的需要。     

隐式功能函数结构体可靠性拓扑优化

考虑工程实际中外载荷、材料属性等的随机不确定性对结构安全性的影响,研究了具有结构位移可靠性约束的拓扑优化设计。建立以柔度最小为目标、以单元相对密度为变量、具有材料体积分数约束和结构位移可靠性约束的拓扑优化数学模型;针对运用有限元数值计算方法时结构功能函数为隐式的情况,运用响应面法近似逼近结构真实的功能函数;利用简便高效的一次二阶矩法计算结构位移可靠度;采用内循环为确定性的拓扑优化、外循环控制结构材料体积分数的策略对连续体结构进行可靠性拓扑优化设计。通过两个算例与确定性拓扑优化结果进行比较,结果表明所提设计方法是高效可行的。     

某手掷式无人机机翼结构拓扑优化设计研究

为解决某型手掷式无人机机翼结构重量占比高的问题,采用一种多变量结构拓扑优化设计方法。以结构重量最小为优化目标,以Fluent软件计算的气动力为载荷输入,以Nastran软件计算的结构最大形变、最大应力和屈曲特征值为约束,以机翼结构尺寸为优化变量进行减重优化设计。结构性能仿真结果表明,优化后机翼结构减重21.7%且满足结构安全性能约束要求。可提升该无人机续航时间38%,增加有效载荷278 g。优化后机翼结构尺寸的变化规律也为同类型飞机机翼结构设计提供了参考。     

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.     

桥式起重机箱型主梁周期性拓扑优化设计

桥式起重机主梁长度方向尺寸远大于高度和宽度方向,常规的拓扑优化方法无法获得清晰的、周期性的拓扑形式或求解困难。为了实现桥式起重机主梁的拓扑优化,得到具有周期性的、易于加工的结构拓扑形式。把主梁优化域划分成若干个子域,构建子域与优化域之间的关系。建立以优化域内单元相对密度为设计变量、以体积约束下最小柔度为目标函数的主梁周期性拓扑优化数学模型。在主梁强度和静态刚度准则下开展主梁周期性拓扑优化应用研究。结果表明,在优化过程中,各子域内同时出现孔洞,且具有周期性。直到周期性拓扑优化结束,获得具有类似“桁架式”结构的拓扑形式。子域数目取值不同时,均可获得周期性的拓扑形式,且具有良好的一致性和工艺性。为桥式起重机结构轻量化研究提出一种可行的方法。     

基于ANSYS的结构拓扑优化

针对拓扑优化技术在现实中的应用问题,将拓扑优化技术应用到自行车车架和多拱拱桥的最优化设计中。开展了各种拓扑优化方法的分析研究,建立了"以单元材料密度为设计变量,以结构的柔顺度最小化为目标函数,体积减少百分比为约束函数"的数学模型;通过采用商用有限元软件ANSYS中的拓扑优化设计模块对自行车车架和多拱拱桥进行了拓扑优化设计,优化结果表明所得拓扑结构清晰,并与实际的自行车车架和多拱拱桥非常相似。研究结果表明,该结构拓扑优化方法正确而有效,具有一定的工程应用前景。     

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...     

数控车床主轴箱力学性能分析及拓扑优化设计

以HyperWorks为平台,对某型号数控车床主轴箱进行力学性能分析,基于变密度法,以主轴箱的相对密度为设计变量,主轴箱体积最小为目标函数,主轴箱静力变形和低阶模态为约束,建立拓扑优化数学模型。基于该方法对数控车床主轴箱进行拓扑优化设计。在保证主轴箱性能和不增加质量的前提下,找到了最优结构布局方案,为企业改进其结构提供了理论依据。     

数控车床主轴箱力学性能分析及拓扑优化设计

以HyperWorks为平台,对某型号数控车床主轴箱进行力学性能分析,基于变密度法,以主轴箱的相对密度为设计变量,主轴箱体积最小为目标函数,主轴箱静力变形和低阶模态为约束,建立拓扑优化数学模型。基于该方法对数控车床主轴箱进行拓扑优化设计。在保证主轴箱性能和不增加质量的前提下,找到了最优结构布局方案,为企业改进其结构提供了理论依据。