客车结构优化设计

把灵敏度分析引入到客车结构优化设计中,通过对某型客车各梁的相关参数相对于整车质量变化的灵敏度分析,找出对质量变化最敏感的设计参数,再对其进行尺寸优化,计算出最优数值,根据型钢标准对优化结果进行圆整,从而得到改进后的尺寸,对客车结构的改进提供指导,提高优化设计的效率,减少其盲目性。     

柴油机气缸盖结构参数多目标优化

为降低柴油机气缸盖易发生疲劳失效部位的应力水平,提高疲劳寿命,基于有限元分析,采用正交设计方法,选取缸盖3个危险部位的等效应力作为优化目标,研究缸盖结构参数对优化目标的影响,并进行参数的灵敏度分析和筛选。构建了目标值与结构参数的二次响应面回归方程。采用遗传算法进行多目标优化,得到最优的结构参数组合方案。     

GL6466轻型客车车身结构轻量化优化研究

用梁单元建立了GL6466型轻型客车车身骨架有限元模型,并验证了模型准确性.以车身总质量为目标函数,选取车身骨架主要型材的截面参数为设计变量,以车身弯曲刚度和扭转刚度、关键部位应力、1阶扭转固有频率为约束条件,进行灵敏度分析.根据灵敏度分析结果确定优化设计变量,对该轻型客车车身结构进行优化后,车身总质量减轻8.1％,而...     

响应面法在沥青路面结构优化中的应用

基于Plackett-Burman多因素筛选设计方法确定响应面的待定系数,分析影响路面结构设计指标的关键因素,用最陡爬坡试验逼近关键因素的最大响应区域,应用响应面法以费用最低、弯沉和设计层层底最大拉应力最接近设计值为目标对路面结构各个参数进行优化,得到各路面结构参数的最佳取值。通过该方法与其他路面结构设计方法的特点综合比较,可知,响应面设计方法可在保证结构可靠性前提下实现对费用的优化,并且可操作性较遗传算法和均匀设计法简便。     

大跨钢箱梁斜拉桥参数敏感性分析

为提高大跨钢箱梁斜拉桥的施工控制精度,以某大跨斜拉桥为研究对象建立有限元模型,分析拉索弹性模量、主梁弹性模量、主梁体积重量、桥塔刚度等主要结构参数变化对结构响应的影响,以成桥线形、拉索索力、主梁应力、索塔应力、桥塔偏位为控制目标进行结构参数敏感性分析。结果表明,拉索弹性模量对成桥主梁线形、拉索索力影响较大,为敏感性参数;主梁线形、拉索索力、桥塔偏位对结构参数的变化较敏感;中跨主梁线形比边跨主梁线形对参数变化更敏感;主梁应力对拉索弹性模量减小较敏感;桥塔应力对主梁体积重量减少较敏感。     

Determination and Optimization of Stay-cable Buckling Scheme for Mengdong River Bridge

为确保猛洞河大桥施工过程的安全、设计目标的实现、施工工序的简化,研究其拱圈施工的斜拉扣挂方案.基于考虑施工过程的平面杆系有限元法,以拱肋线形偏差(拱肋制作线形与拱肋合龙设计线形的偏差)等于0为目标,并令交于索塔同一高度处的扣、锚索水平分力相等,采用正装迭代法确定劲性骨架安装阶段的扣锚索张拉力;以拱圈应力满足规范要求为条件,用试算法确定主拱圈外包混凝土浇注过程的扣索索力初张值和调整值.在上述方案基础上,对骨架安装和外包混凝土浇注两个关键施工阶段分别进行关于拱肋线形和应力的参数敏感性分析,找出了灵敏度较大的结构参数,以便进行有针对性的控制.利用外包混凝土合龙状态的参数敏感性分析结果,对外包混凝土浇注过程中的扣索布置方案和完成后的拆除顺序进行了优化.     

灵敏度分析在铸件优化设计中的应用

在铸件设计时一般都是先经过拓扑优化然后再进行结构设计,但拓扑优化无法得到确定结构的最优尺寸,仅能得到给定边界条件下的基本形式,因此在拓扑优化后如何进行详细尺寸设计对设计者要求较高,有时会设计出很多方案进行强度验证,且这些方案往往不是最优方案。在拓扑优化分析完毕后再加入灵敏度优化技术,可以快速得到满足设计要求且重量最轻结构的详细尺寸,大大提高了设计效率。     

大跨度结合梁斜拉桥的参数敏感性分析

结构参数误差是斜拉桥施工控制过程中误差产生的重要来源.为分析结构各设计参数对桥梁成桥状态影响的敏感性,以江津观音岩长江大桥为背景,采用有限元法计算各设计参数对大跨度结合梁斜拉桥主梁成桥线形和主梁应力的影响.结果显示:主梁重量、拉索制造长度、桥面板重量和温差对该桥主梁成桥线形及主梁应力有显著影响;桥面板弹性模量和主梁弹性...     

基于灵敏度分析的双塔斜拉桥有限元模型修正优化

为了获得精确度更高的桥梁有限元模型，基于静动载试验结构响应数据及参数灵敏度，采用基于灵敏度分析理论和序列二次规划法对苏通长江大桥有限元模型进行修正优化，对比分析研究模型静力位移修正优化、动力频率修正优化和联合静动力修正优化的结果。结果表明：联合静动力优化后的模型结构自振频率更加接近结构实际自振频率、参数变化更合理且结构材料参数更符合成桥阶段的变化。     

PC斜拉桥肋板式主梁截面优化分析

在调查国内已建成PC斜拉桥主梁截面形式及尺寸的基础上,以百色东合大桥为工程背景,采用参数化的有限元实体模型,从横向和局部受力以及稳定性角度,对PC斜拉桥最常用的肋板式主梁截面进行梁高、纵向加劲肋、顶板厚度和边肋厚度等参数的优化分析,并分析不同参数变化对结构受力状态影响的灵敏度,给出了合理的参数取值及设计建议,为同类形式斜拉桥主梁设计提供依据。     

基于偏载作用下的Y形墩受力分析方法与优化设计研究

以浙江嘉兴某快速路项目为依托,通过建立下部结构Y形墩杆系模型和有限元实体模型进行偏载作用下的受力分析对比,并结合拉压杆理论揭示杆系模型在分析Y形墩时难以反映结构真实的受力情况,实体模型分析的结果更为合理。在此基础上进一步提出针对Y形墩受力的最优设计准则,并据此进行优化设计,为以后同类型桥梁下部结构的设计、研究提供参考。     

基于有限元法及遗传算法的推力杆球铰多目标优化方法

为优化推力杆的球铰结构并提高其疲劳寿命,提出一种基于有限元法和遗传算法的推力杆球铰多目标优化方法。该优化方法通过有限元法计算不同橡胶衬套预压缩量和球铰结构的推力杆球铰橡胶衬套的应变分布特征和刚度参数,进而得到推力杆刚度参数、橡胶衬套预压缩量与球铰关键结构参数之间的关系,并在此基础上采用遗传算法建立推力杆球铰的多目标优化模型。利用建立的多目标优化模型计算得到推力杆球铰的优化方案。样件台架试验结果表明,此优化方案使推力杆球铰的疲劳寿命提高了7倍。提出的多目标优化方法充实了变截面橡胶金属复合结构的设计理论,并为推力杆的优化设计提供了理论依据。     

基于有限元分析的桥墩钢模的结构优化分析

以某特大桥桥墩混凝土施工中钢模板设计为背景，结合Midas Civil有限元分析软件建模仿真分析该钢模板在混凝土侧压力作用下的各构件受力，通过改变对拉杆刚度、对拉杆位置来确定钢模板整体结构的最优受力，结果表明：在一定的对拉杆刚度情况下，合理的对拉杆位置对结构整体受力有着很大的提升；增加对拉杆刚度可以加强结构受力，但该过程不是无止境的增加，而是非线性的，增加到一定刚度情况下结构受力达到一个相对稳固状态；同时提出一些在钢模板设计和检算中的主要问题并提出改善建议。     

Structural design of an outer tie rod for a passenger car

This study proposes a structural design method for an outer tie rod installed in a passenger car. The weight of the outer tie rod is optimized by using the aluminum alloy Al6082M, which is developed as a steel-substitute material, and applying structural optimization techniques. The high strength aluminum with improved mechanical properties was developed to reduce the weight of the outer tie rod. The newly developed aluminum alloy Al6082M is applied as the material of the outer tie rod. The static strength due to inertia force, durability and buckling performances are considered in the structural design of the outer tie rod. At the proto design stage of a new outer tie rod, it is cost-effective to utilize FE (finite element) analysis to predict each of these performances. In addition, the current trend in the structural design of automobile parts is to use optimization techniques to reduce the weights of the parts. First, for an arbitrary base design, the static strength, the life cycle and the buckling load are calculated to check whether the design satisfies its criteria. Then, the critical performance is selected so as to include its loading condition only in the optimization process. In this study, the metamodel based optimization process using kriging is adopted to obtain the minimum weight satisfying the critical design requirement. Then, the feasibility of the determined optimum shape is investigated against the other performances. Finally, the optimum design of outer tie rod is modified by considering forging efficiency. The performances of the final design are investigated through simulation and experiment.     

长联大跨连续梁桥结构计算与参数敏感性分析

对一座长联大跨连续梁桥进行数值模拟分析,利用通用有限元软件Midas Civil建立有限元模型,对长联大跨连续梁结构在施工过程中的关键阶段进行应力和位移分析,并得出重要结论.同时对影响桥梁受力状态的各参数进行敏感性分析,并指出预应力、弹性模量、容重是影响桥梁状态的主要参数,而混凝土徐变是不可忽视的重要参数.分析方法和部分结论对同类桥梁的设计和施工具有一定的指导意义.     

基于相对灵敏度分析的客车车架轻量化

以某客车车架为研究对象,进行模态分析并与试验模态比较,验证了有限元模型的准确性;进行刚度分析,验证了该车架弯曲刚度和扭转刚度符合设计要求。在此基础上,考虑车架结构件板厚对其低阶模态参数及质量的影响,对主要部件的板厚进行频率灵敏度和质量灵敏度分析。引入相对灵敏度,提取相对灵敏度较大的部件以板厚为设计变量进行优化分析。优化结果表明：车架固有频率降低,同时车架的质量也减少,达到了轻量化的目的。     

全承载式大客车车身结构多目标优化

建立了全承载式大客车车身骨架的有限元模型,对车身骨架结构进行了振动模态和静力学分析.然后对车身骨架结构进行设计参数灵敏度分析,得出车身骨架扭转刚度和一阶扭转频率对各部件设计参数的灵敏度.在此基础上,以车身骨架杆件厚度为设计变量,通过两阶段结构优化设计,在整车骨架质量增加很少的条件下,提高了整车结构的扭转刚度和一阶扭转频率值;同时,一轮悬空工况下的整车结构应力峰值明显下降,应力分布更加均匀,整车骨架结构设计更为合理.     

Stress sensitivity analysis and optimization of automobile body frame consisting of rectangular tubes

At conceptual design stage, beam element is extensively used to create the frame structure of automobile body, which can not only archive the accurate stiffness but also reduce much computational cost. However, the stress definition of beam element is very complex so that the stress sensitivity and optimization are difficult to analytically derive and numerically program. This paper presents an solution to this problem and an application in the lightweight optimization design of automobile frame. Firstly, maximal Von Mises stress of rectangular tube is calculated by using the superposition of stress, which is together induced by the axial force, bending moments, torsional moment and shear force. Secondly, the sensitivity of Von Mises Stress with respect to size design variables: breadth, height and thickness are derived, respectively. Thirdly, an optimal criterion is constructed by Lagrangian multiplier method to solve the frame optimization with stress constraints. Lastly, numerical example of car frame proves that the proposed method can guarantee the stress of each beam element almost fully reaches at the yielding stress.