汽车子结构的复合域拓扑优化

提出一种复合域拓扑优化方法以控制结构设计子域的不同材料数毋分布.以汽车前端结构和车架为例,研究汽车子结构中复合域拓扑优化问题.比较分析表明,采用该方法设计的汽车前端碰撞能量控制结构吸能量提高,吸能时间延长,正面碰撞时结构所受的撞击力降低;而用该方法设计的带x形横梁的汽车车架,与常规车架相比,固有频率提高,振动状况改善.说明所提出的复合域拓扑优化方法足可行而有效的.     

商用车发动机电子泵支架拓扑优化分析

商用车发动机在怠速和工作中会产生较大的振动和噪声,分析其相关零部件的振动特性就显得尤为重要。发动机电子泵支架属于铸造块体结构,运用Altair公司的OptiStruct优化分析软件中的拓扑优化分析（Topology Optimization）方法,在满足最低设计频率的要求下,对某型号发动机电子泵支架进行了拓扑优化分析,根据优化分析结果确定其材料的合理布局方式,最终在满足设计要求的情况下成功确定合理、经济的设计方案。     

基于模态及传递路径分析的整车轰鸣问题改善

模态及传递路径分析是车辆NVH特性研究的重要方法,振动噪声传递过程中的薄弱部位需结合传递路径及模态分析确定,薄弱部位零部件的振动噪声传递特性可通过模态分析得到。基于上述分析采取加强薄弱部位支撑等强化手段,改善薄弱部位的固有属性,避免共振,即可达到减小振动、降低噪声,提高整车乘坐舒适性的目的。整车轰鸣问题改善就是此类研究范畴,本文以改善某4缸乘用车整车轰鸣问题为目标阐述试验分析及解决过程。     

基于ADAMS的发电机组结构振动分析

发电机组的振动是机组性能的一个重要指标,它影响机组的安全运行和机组的寿命。为此本文利用ADAMS对机组结构进行多体动力学仿真分析,在振动模型上定义边界条件,根据拓扑结构关系输入相应参数,并在后处理模块中进行结果后处理,模拟分析成套机组各个部位上目标测点的振动响应,检验是否能满足设计要求,用于指导和优化发电机组的结构设计,缩短新产品开发周期。     

有砟轨道下路基基床传感器安装临时支护结构研究

针对有砟轨道道砟下基床表层传感器安装工程所存在的施工场地狭窄和重复施工的问题，提出一种新型有砟轨道路基线间安装作业方法及临时支护结构。运用COMSOL有限元软件对该临时支护结构的支护效果和力学特性进行分析，建立了有限元模型，分析了其整体变形和结构内力，进而判断结构整体的稳定性，并在朔黄重载铁路神池至宁武西某一断面处道砟下作业中实例应用，验证设计支护结构的可行性。结果显示:该临时支护结构灵活性高、占地面积小、适用性强，改善了作业环境，提高了在线间作业进行下挖工作的稳定性和效率。     

矿用车车架结构的静动态多目标拓扑优化

为了实现行驶工况极为恶劣的矿用车的车架结构的静动态多目标拓扑优化,以静态多工况下刚度和动态多个低阶频率为目标函数,提出了一种车架多目标拓扑优化方法。基于变密度法建立车架结构拓扑优化模型,采用折衷规划法确定多工况刚度拓扑优化目标函数,以平均频率法确定振动频率目标函数,并利用层次分析法选定子目标权重。优化结果显示车架的刚度和固有频率均有提高。对优化后的新车架和原车架进行疲劳寿命的对比分析,结果表明:采用多目标拓扑优化后车架的疲劳寿命明显提高,改善了车架的使用性能。     

斜拉桥钢混结合部位力学性能分析

钢混结合部位的设计是混合梁斜拉桥设计中最为关键的环节之一,该部分结构构造复杂,材料的差异性使得应力集中现象极易产生,是结构的薄弱部位。根据工程实例简单介绍斜拉桥钢混结合部位的设计要点及传力途径,并采用有限元分析方法对其局部力学性能进行分析,真实反映结合部位混凝土梁和钢箱梁的应力分布情况。     

多功能电动车车架的优化设计

汽车车架作为汽车总成的重要组成部分,其结构设计在汽车总体设计中至关重要。为进一步合理优化车架的性能,提高车辆的轻便性和工作效率,文章以某型多功能电动车车架设计为例,用ANSYS软件进行优化分析,阐述了拓扑优化的设计方法。通过优化,提高了车架的总体性能及材料的利用率。结果表明,该优化设计可以在改善结构性能的基础上实现材料的最优分布,减轻了结构质量,节省了设计成本。其方法可广泛应用于承载机构的优化设计工程。     

基于SIMP理论的电动汽车车身多目标拓扑优化

为在电动汽车车身概念设计阶段得到合理的承载结构,综合考虑静动态特性,进行了多目标拓扑优化.基于带惩罚的实体各向同性材料(SIMP)理论,采用折衷规划法定义静态多工况目标函数,用平均频率法定义动态振动频率目标函数,并通过对各目标函数归一化消除其数量级差异;利用优化准则法更新设计变量进行优化迭代,得到同时满足静态刚度和动态振动频率要求的电动汽车车身拓扑结构.     

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。     

基于排气系统挂钩位置和结构的座椅抖动优化

基于数值模拟和试验研究了某SUV主驾驶员座椅在加速时抖动较大的问题，结果表明，主驾驶员座椅2号安装点的振动加速度峰值在44.5 Hz附近远超目标值，是引起座椅抖动较大的主要原因。结合基于平均驱动自由度位移法所获得的理想挂钩布置点、排气系统结构和车身底部空间，优化了挂钩位置。通过挂钩尺寸和搭接结构优化，大幅提高了排气系统挂钩的一阶局部模态。优化方案各挂钩-主驾驶员座椅安装点的振动传递函数峰值明显降低，最大降幅百分比为36.7%。样车道路测试时主驾驶员座椅靠背测点的振动加速度峰值由1.19 mm/s2降至0.66 mm/s2，主观评价结果满足设计要求。     

应用有限元法分析正三轮摩托车车架强度

应用有限元分析方法对某正三轮摩托车实际使用情况的水平弯曲、极限扭转和急制动工况进行了仿真计算,得出车架的应力分布云图,找出了车架的薄弱环节,判定出结构强度的总体水平,从而为车架结构的优化和可靠性设计提供了有价值的结构分析数据。     

汽车悬架控制臂的多目标拓扑优化

以多工况下的柔度(静态)和振动固有频率(动态)为目标函数,对汽车悬架控制臂进行多目标拓扑优化。基于SIMP变密度的拓扑优化方法,将多级容差序列规划与折衷规划法相结合,首先进行自由振动工况下的频率优化,然后以此为基础进行静态工况下的柔度优化,最终得到了同时满足静态柔度最小和振动低阶频率最高要求的控制臂拓扑结构。     

应力约束下车架的结构拓扑优化设计

根据汽车车架的结构及受力特点，建立了汽车车架结构拓扑优化模型，对薄板结构的极限应力分析表明，应力约束下汽车车架结构拓扑优化可用薄板结构尺寸优化方法的数学模型来描述，并用修改的满应力法求解。文中的数值结果表明这个方法是有效的算法。     

列车荷载作用下立体交叉隧道的响应分析

以内昆铁路疏解线新梅花山隧道和六沾线乌蒙山隧道近距离立体交叉隧道为背景,研究列车运营期间,列车振动对隧道结构的影响。采用激振函数模拟列车竖向振动荷载,并通过对围岩-隧道体系进行模态分析,得到体系的振型和频率,以确定合理的阻尼系数和时间积分步长。最后运用Newmark隐式积分法,分别研究在各种列车荷载工况作用下,立体交叉隧道的动力响应,确定在列车振动荷载作用下衬砌结构的薄弱部位及相应的位移和应力。     

我国西南部山区隧道施工期支护结构力学行为特征案例分析

为研究我国西南部山区隧道施工期支护结构所面临的重大问题，将雅安—康定、汶川—马尔康高速公路的典型隧道作为案例，归纳总结施工期存在的高地应力、软弱围岩、断层破碎带、次生地质灾害等潜在危险源，通过现场实测数据深入分析不同危险源环境下支护结构体系的力学行为特征。研究结果表明： 1）当隧道穿越软弱围岩时，围岩强度低、自承载能力差，接触压力、钢拱架应力均显著高于普通围岩隧道，二次衬砌分摊荷载比例显著上升； 2）当隧道穿越断层破碎带时，支护结构受力需要较长时间才能稳定下来，其力学行为呈现出3阶段演化规律，前期快速降低、中期缓慢降低、后期基本稳定； 3）当隧道洞口穿越松散堆积体时，坡体稳定性易受到扰动，其支护结构力学行为具有显著的偏压特性，围岩压力主要集中在深埋侧； 4）高地应力与围岩强度联合控制着围岩稳定性与支护结构体系的力学行为，高地应力硬岩隧道也具有一定的流变时间效应，但由于硬质围岩的强度较大、稳定性较好，支护结构受力相对较小，安全储备较高； 5）高地应力软岩隧道的围岩压力与结构受力显著升高，其支护结构力学行为在施工期便呈现出明显的流变特性，开挖约200 d后，仍然保持着缓慢增长。     

基于OptiStruct的车门焊点优化设计

本文建立了以某轿车车门模态、刚度性能为约束条件,焊点体积最小为目标的优化模型,应用HyperWorks/OptiStruct模块对车门焊点进行拓扑优化,得到不同密度区间焊点分布情况,根据优化结果结合工程经验调整焊点布置。对比分析优化前后的车门结构,结果表明在车门性能基本保持不变的前提下,减少了焊点数量,降低了焊接装配成本。     

多工况下某越野车车架多目标拓扑优化设计

以多工况下的柔度(静态)和振动固有频率(动态)为目标函数,对某越野车车架进行多目标拓扑优化。依据固体各向同性惩罚(SIMP)理论,采用带权重的折衷规划法建立多工况、多目标优化模型,通过迭代计算得到新的越野车车架。通过仿真分析表明新车架能同时满足静态柔度最小和低阶振动频率最高的要求。     

偏压浅埋连拱隧道施工过程的三维数值模拟

针对一座浅埋偏压条件下的双连拱隧道，分别按三导洞先墙后拱法和中导洞法对其施工过程进行了三维弹塑性有限元模拟分析。计算结果揭示了该条件下双连拱隧道衬砌结构的受力和变形以及围岩的塑性区分布都具有明显的非对称特性，衬砌内侧的拱部和内外侧仰拱承受了较大的拉应力而成为结构的薄弱环节，中隔墙因在不对称水平推力作用下发生偏转成为影响衬砌结构稳定的关键因素，并在此基础上对提高结构的稳定性提出了建议。