分动器箱体结构拓扑优化设计

针对分动器箱体复杂结构,将基于变密度的拓扑优化分析方法应用到汽车变速箱箱体的结构设计。将结构的最小柔度作为优化目标,以体积分数、位移、应力、模态频率和加工方式为约束条件,分别展开了箱体结构外廓和内部加强筋板结构的拓扑优化分析,并对优化设计的箱体结构进行了静强度和模态分析。结果表明:箱体结构静强度和模态频率均高于设计指标,实现了复杂箱体结构的拓扑优化设计。     

注塑机械手结构拓扑优化设计

建立某注塑机械手分析模型,针对其设计工况进行动、静力分析;应用ANSYS软件的拓扑优化功能．对机械手结构的关键部位（主臂梁）进行拓扑优化,在满足机械手整体强度条件下,改变其质量分布,提高了机械手的低阶固有频率,从而提高了机械手的整体动态特性。通过优化设计,z方向振幅下降53％,y方向振幅下降40％．x方向振幅下降82％。该方法为机械手的结构优化设计提供了一种高效可行的途径,可以缩短机械手设计周期,提高工作效率。     

槽式太阳能聚光器支架结构的拓扑优化设计

槽式太阳能聚光器支架结构是太阳能热发电系统中聚光器组的主要承载部件,为了在产品设计阶段寻求最佳设计方案,运用有限元软件Hyperworks中的Optistruct模块,以柔顺度为目标,以体积为约束条件,对单工况下的支架结构进行优化设计.根据拓扑优化的结果并结合生产经验,设计出新结构,最后用ABAQUS软件对新结构进行有限元分析.结果表明,优化后的支架性能在多方面均有所提高,对提高产品质量、缩短设计周期有重要作用,一定程度上也减少了企业的生产成本,为企业带来一定的经济效益.     

重载挂车承载梁结构拓扑优化设计

以某多轴重载挂车为研究对象,推导了变密度法拓扑优化的求解过程,用ANSYS对重载挂车承载梁进行了结构拓扑优化。通过有限元计算结果与原设计结构相比较,确定为更合理的结构拓扑形状。研究表明了这种优化方法的实用性和优越性,为重型车在初始阶段的结构设计提供了理论依据。     

双向渐进结构拓扑优化设计研究

双向渐进结构优化法（BESO）是近年来兴起的一种懈决各类结构优化问题的数值方法。其原理是通过同时删除和增补单元,使剩下的结构逐渐趋于优化。文章提出了基于应力约束的渐进结构优化方法,与其它优化方法相比,该方法原理简单,计算效率高,工程应用方便,并通过算例证明该方法的有效性和可行性。     

电动车变速器箱体拓扑优化设计

针对电动车变速器箱体结构,从正向设计的角度采用变密度的拓扑优化分析方法对箱体内、外筋板及外廓结构展开拓扑优化分析。箱体的拓扑优化以加权应变能作为优化目标,以箱体体积分数、位移、应力、模态频率和制造加工方式为约束条件。基于拓扑优化结果,同时考虑箱体结构的安装、润滑、冷却等功能要求,完成箱体结构的优化设计,并对优化设计的箱体结构进行了有限元静强度和模态特性分析。结果表明,电动车变速器箱体结构静强度和模态频率均高于设计指标,实现了电动车变速器复杂箱体结构的拓扑优化设计。     

汽车车架的结构优化设计

这里以有限元结构分析和优化算法相结合为手段，以某型载货车车架为例，先对车架进行拓扑优化获得车架最优拓扑形式，根据车架最优拓扑形式确定横梁的数量及分布位置和纵梁的加强方式，得到车架的概念化设计。然后对横梁和纵梁的截面尺寸进行优化，建立了车架的力学模型，优化参数模型，优化数学模型，有限元模型，采用ANSYS参数化设计语言编制了优化设计程序，用ANSYS软件中的零阶优化方法获得最优设计，计算结果表明该优化设计方法的有效和高效，给出了汽车车架的计算机辅助优化设计的有效方法，该方法可广泛应用于车架的优化设计工程。     

典型三维机械结构拓扑优化设计

为了提高拥有数万个单元以上的三维机械结构拓扑优化的计算效率, 基于渐进结构优化方法, 并结合结构位移计算的迭代方法, 建立一套三维机械结构拓扑优化的求解策略和算法.然后, 构建分别用于结构分析和结构优化迭代的两套数据流和它们间的映射方法, 研究和开发三维机械结构拓扑优化设计软件.完成几个典型和复杂的三维机械结构的仿真优化设计.设计结果表明,发展的方法和软件是正确和有效的, 且具有广泛的工程应用前景.     

结构多目标拓扑优化设计

为了研究结构多目标拓扑优化设计方法,引入了数学规划法的相关理论,分别采用最短距离法、平方加权法、规范目标法、线性加权法和折衷规划法建立了五种不同的目标函数,将多目标拓扑优化问题转化为单目标拓扑优化问题。通过在一个优化实例中验证这五种方法,结果表明五种方法均能解决多目标拓扑优化问题,其中线性加权法在提高结构刚度方面贡献比较大,而折衷规划法更能提高结构的固有频率。     

周期性圆环结构的拓扑优化设计

基于拓扑优化方法开展了周期性圆环结构的构型优化设计,分析了不同载荷工况下不同子结构数、内外半径比和内外蒙皮厚度对优化结果的影响规律。结果表明:周期性圆环结构具有明显的尺寸效应;相同体分比下,子结构数较少时优化结构刚度较高,但优化构型变动大;随着子结构数增多,结构刚度减弱并趋于极限值,优化构型稳定不变且受内外半径比和蒙皮厚度变化影响很小;而不同工况下,可忽略尺寸效应的临界子结构数存在差异,蒙皮厚度变化对结构效率的影响不同。     

拓扑优化在发动机吊挂结构设计中的应用

研究了拓扑优化技术及其在航空发动机吊挂结构设计中的应用。建立了拓扑优化问题的数学模型,进行了灵敏度分析,采用CONLIN算法进行优化迭代求解,并介绍了消除数值不稳定现象棋盘格的方法。建立了基于通用有限元分析软件ANSYS和CONLIN优化算法的优化设计平台,采用FORTRAN语言编写了相应的有限元二进制数据读取、灵敏度求解、灵敏度过滤和流程控制等算法。将本方法用于发动机吊挂的结构设计中并得到合理的结果,证实了其有效性。     

考虑多工况油箱支架结构拓扑优化研究

为保证油箱支架结构能更好地满足不同行驶工况下的承载要求,需要在设计阶段考虑其在多工况下的静态刚度特性,对整个支架结构进行合理的多目标拓扑优化设计。基于固体各向同性材料惩罚函数优化理论,运用折衷规划法定义了车辆在不同行驶工况下的静态刚度拓扑优化目标函数,根据优化结果,设计出了一种满足刚度要求的新支架结构。     

高速液压夹头结构的优化设计

高速夹头是高速加工工具系统的重要组成部分,被广泛用于中轻加工载荷的高速加工,其性能直接影响高档数控机床的性能及加工质量。通过高速液压夹头/刀具模型有限元分析发现:夹头/刀具接触应力分布不均,夹头油腔转角过渡区域应力集中。本研究对油腔转角区域采用单元弧过渡形线,基于结构优化设计理论和优化方法,利用Ansys优化分析模块对夹头/刀具模型进行优化。结果表明:结构优化改善了夹头/刀具接触应力分布,降低了夹头液压腔转角过渡区域应力集中和减小了接触压力峰值,提高了高速液压夹头的可靠性和稳定性。     

一种弹簧储能式油罐应急抛放装置

某装备上的储油罐是一种供油设备,发生紧急情况时,油罐抛离该装备的装置是不可缺少的机构。本文主要研究以油罐／滑车自身重力＋辅助弹簧力为抛投动力的一种弹簧储能式油罐应急抛放装置的结构及原理,这种装置结构简单,装卸油罐操作方便,抛放操作1次完成,抛放无冲击,可行性高,具有很强的实用性。     

EAST-NBI多功能测试室设计

作为国家大科学工程中性束注入装置的重要组成部分,EAST-NBI多功能测试室主要用于对中性束注入装置各个部件的性能测试与优化;同时可模拟托卡马克入口环境和压力条件,进行模拟注入试验;并可功能扩展以用于多种科学领域的研究。多功能测试室内部主要包括一个圆柱型低温泵、一个"V"字型的功率测量靶和一个用于放置测试试样的测试平台。通过对多功能测试室的功能需求、工作原理以及主体结构展开设计研究,结论表明该测试室对于不同工况的测试均能满足测试需求。     

履带车辆车架的优化设计

建立了履带车辆车架的有限元模型并进行了多工况静力学分析,针对履带车辆车架应力分布不均匀现象,以各工况载荷下对应的柔度最小作为目标函数,体积和应力作为约束条件进行拓扑优化,得到了合理的车架拓扑结构。为进一步优化梁结构截面参数,以质量最小为目标函数,结构应力为约束条件,对车架进行尺寸优化设计,得到了满足强度要求的车架结构,并取得了良好的轻量化效果。该优化方法同样适合其他模型,对车架结构的改进方式具有指导意义。     

基于核环境下应急机器人机械臂结构分析与优化设计

为了探究应急机器人在核环境下安装不同工具头作业时机械臂的强度和可靠性,分析设计的合理性,为改进结构、提高性能稳定性及延长寿命提供依据,建立了应急机器人的有限元模型,并选取破碎锤和挖斗两种典型末端工具作业时的两种不利工况,通过ANSYS有限元软件进行静力学仿真分析。结果表明:应力集中主要发生在工具头施力处及油缸与臂铰接处,是可能产生破坏的主要原因。针对动臂进行结构优化设计,使其重量由41.7 kg优化为30.1 kg,减重28.06%;并根据优化结果加工出试验样机,将理论分析用于生产实践上,验证了优化结果的可行性。     

负重轮轮盘结构优化减重分析

建立了负重轮有限元结构优化模型，并进行了试验验证。在对优化算法进行分析的基础上，以计算结果中表示负重轮轮盘刚度和强度的应力值与变形量为约束条件，把负重轮轮盘重量设为目标函数，对负重轮进行了有效的结构优化，使负重轮的受力状况得到显著改善，且重量减轻10％以上，从而为工程中进行其他优化分析提供了理论与实践参考依据。     

汽车油箱焊缝检查机的设计

汽车油箱用来装汽车用的燃料,箱体是由金属板材卷制成型,再由缝焊机进行纵向缝焊,由于各种因素的影响,有时箱体焊缝处会泄漏。而油箱生产企业在此工序结束后无检查手段,就会产生油箱次品。介绍了一种汽车油箱焊缝检查机,可以及时检查焊缝的质量,降低产品的次品率。