含柔性构件机构运动可靠性仿真分析

提出了一种当机构中存在柔性构件时的运动可靠性仿真方法：利用ADAMS中离散柔性连接件产生柔性体的方法,蒙特卡洛法参数化生成柔性件时需要选择的起始和终止Marker点的坐标.每次仿真开始时调用ADAMS宏命令生成柔性体、添加相关联的特征及约束,仿真结束后将该柔性体及与其相关联的特征、约束删除,ADAMS命令语言编程实现该过程.以曲柄滑块机构为例,对比分析了刚体情况下及考虑构件柔性变形情况下机构的运动可靠度.     

车辆吊耳支架结构优化分析研究

大多数重型车辆均采用吊耳支架将悬挂系统与车架连接,为车架与悬挂系统的关键承载零件之一。基于拓扑优化理论及有限元方法,使用Hyperworks中Opti Struct优化设计模块,对吊耳支架进行了拓扑优化,以在强度允许的前提下取得最佳的材料分布,使得质量最小。优化后进行了CAD模型重构,经与原件的静强度和模态比较结果表明:新设计的零件较原零件质量降低34.07%,一阶模态提高6.81%,最大应力降低5.38%。此优化方法对车辆结构设计改进具有实际工程指导意义。     

基于仿生学的四足行走机构优化设计

提出了一种仿生的四足行走机构设计方法,将单条腿分解为驱动机构和腿机构,利用数学模型对两个机构的结合点处的运动轨迹进行拟合和优化,在此基础上进行了足端的轨迹优化及运动特性分析.结果表明,整体机构能够完成预定的设计目标,机构运动速度及加速度轨迹比较合理,对角小跑型步态整体机构的运动模拟也能够实现.     

基于仿生学的四足行走机构优化设计

提出了一种仿生的四足行走机构设计方法,将单条腿分解为驱动机构和腿机构,利用数学模型对两个机构的结合点处的运动轨迹进行拟合和优化,在此基础上进行了足端的轨迹优化及运动特性分析．结果表明,整体机构能够完成预定的设计目标,机构运动速度及加速度轨迹比较合理,对角小跑型步态整体机构的运动模拟也能够实现．     

低副空间机构运动分析数值解法的一种数学模型

本文发展了C.H.Suh的旋转矩阵法。在讨论各种空间构件约束方程的基础上,提出了由约束构件的约束方程及其两端连架运动链自由端运动参数解析式来组成空间机构运动分析数值解法的数学模型。在运动链的分析中采用了对旋转矩阵乘积求导的方法,获得了比Suh法简单的计算方法。     

基于切槽法的混凝土梁体现存应力测试研究

针对平行切槽法测试混凝土构件现存应力的测试技术开展研究,理论模拟分析了不同初始应力、切槽方式、切槽深度等参数对应力释放效率的影响,并进行试件测试实验.利用拆除下的20 m后张预应力混凝土板梁构件进行加载试验,测得构件现存预应力状况,进行切槽法应力释放测试试验,获取切槽法表面压应力测试值.研究结果表明:利用切槽法进行混凝土构件表面应力测试,切槽深度达到切槽间距的1/3时,可完成构件表面正应力的释放,实梁构件的最大正应力释放测试值可达到实存正应力值的80％左右.     

整体弹性关节四连杆机构动力学分析

整体弹性关节机构作为一种精密传动机构与传统机构相比具备突出的特征，文中比较了其特点并说明了其应用．并以四连杆机构为例讨论了整体弹性关节机构在忽略质量和惯性时的运动学、动力学分析问题，最后通过实例计算说明其求解过程．     

惯性振动落砂机的优化参数简易公式

根据文献提出的惯性振动落砂机理论,本文作者对落砂机运动方程进行了大量的计算工作,又将计算结果经过回归分析,得出惯性振动落砂机的优化参数计算公式。文中算例表明,公式在实际应用中是满意的。     

NT2135柴油机曲柄活塞机构计算机辅助设计

文章介绍了在建立零件的三维模型基础上进行曲柄活塞机构的装配,并通过设置伺服驱动,实现了曲柄活塞机构的运动仿真;并对正常功率输出状态下曲柄活塞机构的运动进行了动力学分析,得出了活塞的速度和加速度分布。     

考虑二阶效应的空间刚架结构布局优化

针对三维空间刚架布局优化问题,以七自由度节点梁柱单元二阶弹性理论推导考虑构件几何非线性和截面翘曲变形的非线性刚度矩阵,通过整合梁柱单元非线性刚度矩阵对刚架结构进行整体的二阶弹性分析,建立满足刚架结构强度、刚度和稳定性要求的布局优化数值模型;并针对复杂刚架结构布局优化数值求解问题,改进遗传搜索算法（GA）,提出可靠拓扑和引导型遗传算法双向控制方法（KLGA）. 该方法一方面将拓扑变量从布局设计变量中分离,以构件重要度评定结构可靠拓扑变量组合,再与设计变量整合;另一方面将结构特有的引导信息加入算法中,为GA提供全局最优解的指引路径. 通过两种典型的刚架算例表明二阶效应模型和KLGA算法的可行性和有效性,例如算例2中基于二阶效应模型的KLGA得到的最优结构质量比GA减轻了24.5%,波动幅度从9.61%提升到1.39%,算法更加稳定.      

基于HyperWorks的车门外把手拓扑优化设计

拓扑优化技术的应用在汽车零部件结构优化和轻量化设计、车身结构设计中有着十分重要的现实意义。本文基于HyperWorks的拓扑优化技术探讨了车门外把手轻量化的可行性。根据外拉式车门外把手的受力与约束情况,对某轻型载货车门外把手原始结构进行了静力分析,并建立了外把手的拓扑优化概念模型;在外把手拓扑优化结果的基础上,对车门外把手进行了二次设计;将二次设计后的车门外把手新结构与原始结构进行了对比分析,结果表明:新结构在维持原有强度、刚度基本不变的情况下,质量较原始结构减轻了28.79%。     

基于应变能的结构拓扑优化设计

基于在优化结构边界和孔洞周围附加人工材料的思路，结合传统渐进结构优化法和单元应变能分析，研究了基于应变能的结构拓扑优化方法，给出了结构拓扑优化的基本原理，导出了具有单元增、删功能的渐进结构优化基本公式。对具有各向同性的均质材料的桥墩和桥梁结构进行了仿真设计，结果显示结构的最大与最小应变能的差距显著减小，其拓扑解类似于工程中出现的结构，表明该方法的基本原理可行、有效。     

考虑UIC强度准则的轨道车轮辐板渐进结构拓扑优化方法

为了提高轨道车轮的结构性能, 利用渐进结构拓扑优化方法(ESO)建立了轨道车轮的结构优化模型; 以双S型轨道车轮为设计蓝本, 分析了轨道车轮的辐板设计域, 提出了轨道车轮在多工况作用下的渐进结构拓扑优化方法; 介绍了利用渐进结构拓扑优化方法实现结构应力均匀化的优化思路; 根据《整体车轮技术检验》(UIC 510-5:2003)标准, 分别考虑了轨道车轮在直线工况、曲线工况和道岔通过工况, 不仅获得这3种典型工况共同作用下的拓扑优化结构, 而且还获得了3种典型工况依次作用下的6种拓扑结构; 对比了优化前后车轮辐板的应力, 并利用有限元工具验证了优化后车轮的辐板应力特性, 证明渐进结构拓扑优化方法的正确性和有效性。研究结果表明: 利用渐进结构拓扑优化方法对轨道车轮的拓扑优化是适用的; 在车轮质量不增加的前提下, 优化后车轮辐板的厚度增加且不等厚, 有效地减小应力集中, 降低结构应力; 对比原双S型车轮, 优化后6种车轮模型的结构性能均有所提升, 分别提高了16.6%、20.7%、22.5%、21.3%、20.1%和19.5%, 其中, 方案3的优化车轮在3种工况下辐板处的最大结构应力分别降低了4.0%、14.5%和6.7%。研究有助于轨道车轮结构强度的提高, 并对多工况耦合作用下轨道车轮结构优化具有重要的参考价值。      

基于修正巴兰金理论的结构拓扑优化方法

为了探索具有工程实用性的结构优化新方法,应用渐进结构优化方法(ESO)对结构进行基于应力的拓扑优化.通过对巴兰金强度理论的修正,用单轴拉压极限应力比和单元主应力衡量单元应力水平,建立了一种基于修正巴兰金理论的渐进结构优化方法.算例表明,该方法可用于二维和三维结构的拓扑优化.     

某越野车车架拓扑优化设计

拓扑优化技术能在给定的设计空间内寻求最佳的材料分布。根据某越野车车架的实际尺寸建立其三维拓扑优化设计空间,以车架质量分数为约束条件,车架柔度最小为目标函数,对车架的弯曲工况进行了单工况拓扑优化设计,并针对这一工况选择不同的优化参数进行了多次优化计算,得到了一组相似的拓扑结构,分析并选择合适的拓扑优化参数。应用得到的拓扑优化参数,基于折衷规划的多目标拓扑优化设计方法,针对汽车使用情况选择合适的工况权重因子,对车架进行了3种工况下的多目标拓扑优化设计研究。     

Structural Optimization of Hatch Cover Based on Bi-directional Evolutionary Structure Optimization and Surrogate Model Method

Weight reduction has attracted much attention among ship designers and ship owners. In the present work, based on an improved bi-directional evolutionary structural optimization (BESO) method and surrogate model method, we propose a hybrid optimization method for the structural design optimization of beam-plate structures, which covers three optimization levels: dimension optimization, topology optimization and section optimization. The objective of the proposed optimization method is to minimize the weight of design object under a group of constraints. The kernel optimization procedure (KOP) uses BESO to obtain the optimal topology from a ground structure. To deal with beam-plate structures, the traditional BESO method is improved by using cubic box as the unit cell instead of solid unit to construct periodic lattice structure. In the first optimization level, a series of ground structures are generated based on different dimensional parameter combinations, the KOP is performed to all the ground structures, the response surface model of optimal objective values and dimension parameters is created, and then the optimal dimension parameters can be obtained. In the second optimization level, the optimal topology is obtained by using the KOP according to the optimal dimension parameters. In the third optimization level, response surface method (RSM) is used to determine the section parameters. The proposed method is applied to a hatch cover structure design. The locations and shapes of all the structural members are determined from an oversized ground structure. The results show that the proposed method leads to a greater weight saving, compared with the original design and genetic algorithm (GA) based optimization results.     

连续梁体结构拓扑优化的密度惩罚法

针对桥梁结构优化设计中存在的问题,而提出的一种基于密度惩罚法的连续体结构拓扑优化问题的优化准则算法．经Matlab实例试算表明,可得到满意的优化结果,因而具有一定的应用推广价值。     

基于机电耦合的自适应桁架结构最优拓扑控制

以自适应桁架结构为研究对象，发展了结构拓扑优化的理论，并将其应用于自适应结构的最优拓控制之中，首先求出了结构在设计荷载作用下的最优拓扑，然后考虑了两种情况下结构的拓扑重构，其一是结构同时又受到一随机外载的作用；其二是结构中某一在役单元突然失效，算例表明了方法的正确性和有效性。     

轿车车门的模态计算和组合式优化分析

以模态分析理论为基础,通过有限元软件HyperWorks对车门进行了模态分析,考察了该车门的刚度特性;并用拓扑优化中的变密度法,通过HyperWorks对轿车车门进行了拓扑与形貌的组合分析,得到了高刚度、轻质量的设计方案.     

轿车车门的模态计算和组合式优化分析

以模态分析理论为基础,通过有限元软件HyperWorks对车门进行了模态分析,考察了该车门的刚度特性;并用拓扑优化中的变密度法,通过HyperWorks对轿车车门进行了拓扑与形貌的组合分析,得到了高刚度、轻质量的设计方案。