天然气牵引车车架轻量化研究

建立了某公司生产的天然气牵引车车架有限元模型,通过静动态分析得到了车架的刚度和典型工况下的强度及车架前4阶振动的固有频率和振型。以刚度最大为目标以体积分数为约束,应用基于OptiStruct的拓扑优化技术获得了弯曲、纯扭转和弯扭组合工况的拓扑优化材料分布图。根据拓扑优化结果对该车架进行二次设计,将鞍座前横梁改进为抗扭能力更强的新型横梁并在纵梁内侧前吊耳处加装一对衬板以提高局部刚度。对改进后车架结构进行尺寸优化以确定车架各结构最佳板厚。分析结果表明:最终优化得到的车架综合性能优于原车架,并实现了减重13.82%。     

横风下高速列车动力学参数的多目标优化

为改善高速列车横风下运行的动力学性能, 提高运行平稳性和安全性, 以轮轴横向力和轮重减载率为优化目标, 对高速列车动力学模型的悬挂参数进行多目标优化设计; 建立高速列车多体动力学参数化模型, 依照大风限速标准, 加载列车在横风下以不同速度运行的气动力数据, 选取了止挡间隙、一系悬挂纵向和垂向刚度、二系悬挂纵向和垂向刚度、一系垂向减振器刚度、二系横向和垂向减振器刚度、抗蛇形减振器刚度及阻尼11个变量; 搭建高速列车动力学模型优化平台, 对高速列车多体动力学参数化模型的设计参数与轮轴横向力和轮重减载率的相关性进行分析, 得到列车各悬挂参数对轮轴横向力和轮重减载率的影响趋势; 基于相关性结果, 采用NCGA、AMGA和NSGA-Ⅱ遗传算法对高速列车的动力学参数进行优化设计。分析结果表明: 采用NSGA-Ⅱ算法的优化结果最为理想; 与轮轴横向力和轮重减载率相关性最大的参数为抗蛇形减振器刚度, 为反效应; 优化后列车的动力学性能得到明显的改善, 轮重减载率从原始的0.78整体优化到0.63以下, 且最小可以优化到0.49, 最高可降低37.2%;轮轴横向力从原始的16.8 kN整体优化到9.6 kN以下, 且最小可以优化到5.79 kN, 最高可降低65.5%;得到了优化目标的Pareto前沿最优解, 确定了列车各动力学参数设计变量的最优解集, 并对最优解集在其他列车速度和风速组合下的运行工况进行验证, 适用性较好。      

重型牵引车侧倾仿真分析与优化

运用ADAMS软件建立牵引车整车模型,并进行稳态回转仿真分析,验证模型的正确性。通过对该车的侧倾状态进行理论分析,可知增大前悬架横向稳定杆刚度,保持后悬架横向稳定杆刚度不变,可以提高该车的不足转向。最后改变横向稳定杆参数,进行单移线仿真,得出不同参数对车身侧倾角的影响曲线,为优化该牵引车的操纵稳定性做准备。     

纸纱复合袋糊底机贴阀装置系统优化

优化贴阀装置,以提高纸纱复合袋糊底机贴阀的稳定性与控制精度.首先,以贴阀装置为研究对象,对其滚珠丝杠副传动系统刚度和步进电机负载力矩进行分析;其次,分别以滚珠丝杠副传动系统刚度和步进电机负载力矩最优为设计目标建立数学优化模型,以丝杠直径、导程、加速时间和匀速时间为设计变量,最后求解该约束优化问题;对比分析两次优化结果后获取最优参数.结果表明:以步进电机负载力矩为设计目标的优化方案效果最优,该方案使滚珠丝杠副传动系统刚度提升了14.7%,步进电机负载力矩减少了59.2%;优化后的贴阀装置提高了滚珠丝杠副传动系统刚度、降低了步进电机负载力矩,增强了贴阀稳定性与准确性.     

面向高生产率低成本的镗削切削用量多目标优化

切削用量的合理选择对提高镗床生产率、降低成本有很大影响,在考虑机床和切削参数的约束下,建立了面向高生产率低成本的镗削参数多目标优化模型。在模型优化部分选取改进NSGA-Ⅱ算法,获得帕累托优化解集,最后应用模糊物元法对解集进行评价分析,得到最优解。结果显示:参数优化后生产率相较于低成本优化提高12.9%,总成本相较于高生产率优化降低24.4%。     

基于HyperMesh的车架拓扑优化设计

以轻型卡车车架为研究对象,采用HyperMesh建立车架的有限元模型,分析车架的模态,得到原始车架的刚度和模态性能数据。利用OptiStruct对车架进行拓扑优化,并对优化后的模型进行静态及动态特性分析。分析结果表明:优化后的车架结构扭转刚度提高11.5%、一阶扭转频率增大36.7%、一阶弯曲频率提升11.7%,车架总体质量基本保持不变。基于有限元方法的拓扑优化技术应用在车架设计方面是可行的,采用此项技术可以大大提高车架的整体性能。     

改进梁格法模拟小箱梁桥的参数取值研究

以24.5 m路基宽度装配式小箱梁为背景,以由4片小箱梁组成的20 m跨简支箱梁为研究对象,通过模拟不同虚拟横梁间距及刚度参数对梁格模型位移的影响,得出改进梁格法模拟小箱梁时最优的横梁间距及刚度参数取值,为同仁计算其他跨径小箱梁桥提供借鉴和参考。     

电动物流车蓄电池支架优化设计

创建组合工况,采用加速度加载的仿真方法,基于变密度法和“包裹面”方案对电动物流车蓄电池支架进行结构拓扑优化,并通过尺寸优化对支架进行轻量化设计,得到符合性能和轻量化要求的结构设计方案。仿真结果表明,优化后的蓄电池支架整体刚度提高了10.5%,总质量降低了29.2%.     

非线性Zener隔振系统的动态响应及迟滞特性分析

采用非线性Zener模型表征橡胶隔振系统的力学特性,利用谐波平衡法求得系统响应的近似解析解,通过数值方法及UM软件仿真验证了近似解析解的正确性,给出了一种基于模型近似解析解计算橡胶隔振系统无量纲动刚度与滞后角的方法,分析了参数对系统多不变集共存区间及迟滞特性的影响规律.结果表明:系统多不变集共存区间随刚度比μk的增加而...     

非支配排序遗传算法的动压轴承形状多目标优化

为了克服以偏心率为初始参数的轴承优化模型优化结果局限于原始形状的缺点,提出用傅里叶级数表示通用膜厚方程,建立了多目标形状优化设计数学模型.应用基于非支配排序遗传算法,以最小功耗和最小侧漏流速为目标、最小油膜厚度和最小承载力为限制条件,以通用膜厚方程系数为设计变量,进行了轴承形状的多目标优化设计,并用Matlab偏微分方程工具箱求解基于通用膜厚的控制方程.实例分析结果表明:基于通用膜厚方程的多目标优化后的轴承形状不受固有型线的限制;在保证最大承载力的基础上,优化后的非圆轴承与仅以最大承载力为单目标优化的结果相比,最小功耗下降了80.8%,最小侧漏流速比优化前下降了3个数量级,并得出了Pareto最优解集.     

基于多学科多目标遗传算法的摩托车车架优化

建立摩托车架有限元模型,计算不同工况下的强度、刚度以及自由模态和约束模态,验证了一维管梁单元模型可代替二维壳单元模型进行仿真计算。采用正交实验设计对优化变量进行灵敏度分析和选择。以自由模态和约束模态频率为优化目标,强度、刚度以及轻量化为约束条件,建立多学科多目标遗传算法的振动优化方案,得到车架整体系统的最优解,提高了车架结构振动特性。     

气体-水-辅助注塑成型充填过程的数值模拟研究

针对气体-水-辅助注塑成型(GWAIM)这一新型工艺,采取数值模拟技术对其充填过程进行研究。建立该工艺充填过程的数值模拟模型,采用Cross-WLF黏度模型,利用流体体积法实现对自由界面的追踪,系统研究了穿透过程及温度演变、工艺参数对GWAIM工艺制件残余壁厚的影响及工艺优化。结果表明:GWAIM工艺直管制件的残留壁厚均匀且波动范围较小,制件注气前与注水后的温度差较大;增加注气延迟时间,残余壁厚有增加的趋势;增加注水延迟时间,制品的残余壁厚小幅度增加并趋于稳定;增加注气速度和模具温度,制件的残余壁厚越小;增加注水速度和熔体注射温度,制件的残余壁厚小幅度减小;通过正交实验极差分析,得出注气延迟时间为影响制件残余壁厚的最主要因素,以及最优的工艺参数组合,即注气延迟时间3 s、注水延迟时间3 s、注气速度3 m/s、注水速度2 m/s、模具温度320 K、熔体注射温度503 K。     

基于ISIGHT的重型汽车空气悬架系统多目标优化设计

运用ADAMS/CAR建立重型汽车空气悬架模型和整车多体动力学模型,并对该车驾驶员处和鞍座处进行平顺性仿真分析.以驾驶员处和鞍座处加权加速度均方根为目标函数,以空气悬架弹簧刚度和减振器阻尼为试验因子,利用多目标优化软件ISIGHT进行多目标分析,获取最优参数.仿真分析结果表明,采用优化后的悬架参数可使驾驶员处以及鞍座处的舒适程度得到提高.     

基于动态容量的航班进离场流量鲁棒优化分配

为解决机场和定位点动态容量条件下的航班进离场流量优化分配问题,以总航班延误损失为决策依据,建立了绝对鲁棒优化模型、偏差鲁棒优化模型和相对鲁棒优化模型,并用捕食搜索算法,设计了寻找鲁棒最优解的算法流程.以国内某机场数据为例进行仿真验证,结果表明,得到的鲁棒最优解能够根据不同偏好有效规避风险,与该终端区一般容量条件下最优解的航班延误损失相比,偏差鲁棒最优策略和相对鲁棒最优策略下的航班延误损失分别减少了8.2%和7.8%.     

结构模式对转向架构架扭转刚度的影响

将客车转向架焊接H形构架简化为由等截面直梁组成的模型,通过考察各梁在扭转载荷下的变形分布,研究降低构架扭转刚度的措施,并采用有限元方法对理论分析结果进行了验证。计算结果表明:侧梁上盖板开槽能使构架扭转刚度降低3%;改变横梁截面形式后,构架扭转刚度将减小19%,构架在超常载荷下的最大von_Mises应力降低3%。分析结果表明:构架侧梁上盖板开槽对其扭转刚度影响不大,并将引起局部区域较强的应力集中;横梁弯曲与扭转刚度对转向架构架扭转刚度有较大影响,将无缝钢管横梁改为箱型梁能够显著降低构架扭转刚度;同时,由于扭转刚度降低,构架在超常载荷下最大von_Mises应力也有所降低,轨道扭曲载荷对构架强度的影响减弱。     

基于可靠性的司机室保护框结构多目标优化

考虑司机室保护框在加工制造过程中的不确定性因素对塑性变形的影响,根据极限状态实验要求,建立极限状态函数和刚度可靠性分析模型,利用蒙特卡洛-响应面混合模拟法计算其刚度可靠度.在此基础上,以司机室保护框结构的总质量和塑性变形最小为目标,刚度可靠度大于99%为约束,建立多目标优化模型,利用第二代非劣排序遗传算法进行尺寸优化,获得最佳的板材厚度组合.计算结果表明,优化后的司机室保护框结构不仅满足可靠性要求并且兼顾了轻量化,取得了较好的优化效果,为其结构改进工作提供了有益经验.     

柔性制造环境下AGV车辆规模仿真优化研究

针对柔性制造环境下AGV车辆规模问题,采用仿真优化的方法,以仿真软件Plant Simula-tion为平台建立系统仿真优化模型求解.该模型由估算、仿真、优化三大模块组成,首先估算模块根据系统相关参数计算车辆规模估算解,以确定初始仿真实验输入变量取值范围,然后进行仿真实验,对仿真结果进行方差分析,根据分析结果进行优化算法与仿真实验迭代,最终满足终止条件得到最优解.通过实例,验证了该方法的可行性和有效性.     

梁格法在槽形梁分析中的应用

采用基于梁格法的基本原理提出槽形梁的空间梁格模型,总结了梁格单元划分和截面特性计算的一般方法,并介绍了空间梁格模型横梁刚度的试算方法以确定出合理的横梁刚度值,最后通过工程实例验证了模型的有效性.     

钢-混组合索塔锚固结构的力学行为及结构优化

为了解斜拉桥钢-混组合索塔锚固结构的力学行为并对结构设计进行优化,以重庆嘉悦大桥为依托,通过足尺模型试验及非线性有限元分析的对比分析,对钢-混凝土组合索塔锚固结构的力学性能、荷载传递机理进行了研究;采用正交试验方法对索塔锚固区混凝土主拉应力进行参数敏感性分析,进而提出了结构优化设计参数. 研究结果表明:钢锚箱与混凝土塔壁的应力水平较低,应力分布均匀流畅;钢锚箱与混凝土塔壁的相对滑移值均很小,最大值仅0.029 mm;剪力键的抗剪刚度对混凝土端塔壁的主拉应力水平有较为显著的影响,当刚度增加5倍,混凝土端塔壁主拉应力减少了17.3%;该桥所采用的组合索塔锚固区结构参数是安全、经济的.      

不同厚跨比铝蜂窝吸能特性数值分析及优化

建立同厚跨比的5种不同胞元尺寸的铝蜂窝吸能模型,对蜂窝结构进行异面压缩的数值仿真分析,得到不同胞元结构的能量吸收指标.对各胞元结构进行以吸能最大,峰值载荷最小的多目标优化求解并通过均衡函数得到多目标均衡最优解.结果表明,不同胞元最优厚跨比具有较好的一致性.