基于等效静态载荷法的结构动态优化

基于等效静态载荷法,将非线性柔性多体系统动力学分析与线性结构静态优化相结合,提出一种动态载荷下部件结构动态优化方法。推导了不同动态响应下等效静态载荷计算公式,给出了结构动态优化流程。分别采用传统的静态优化方法和本文的动态优化方法对曲轴连杆机构进行优化设计,对比结果表明:动态优化优于静态优化,为动力学系统中典型承载零部件的结构优化提供一条可行的途径。     

基于碰撞性能的车身刚度链设计方法

本文中综合考虑车身动态与静态刚度和正面碰撞安全性,提出了一种车身正向概念设计方法。首先,根据车身A级面和整体布置,建立了车身简化几何模型,确定了19个车身主断面,并基于梁单元理论和传递矩阵法建立车身刚度链数学模型。接着,采用碰撞经验公式设计矩形前纵梁,以等效静态载荷模拟车身正面碰撞动态加载,并提出了基于等效静态加载条件下的车身变形要求。然后,以车身质量最轻为目标,车身静态刚度、1阶模态和碰撞变形为约束,采用遗传算法优化车身各梁单元主断面参数。最后对某一近似标杆车进行有限元仿真,计算其车身静刚度与模态,与本文中的刚度链方法计算结果进行对比,验证了该方法的可行性。     

基于子结构拓扑优化的大客车耐撞性改进

提出了一种基于子结构拓扑优化的大客车车身骨架耐撞性改进设计方法。首先通过测试和仿真进行某承载式大客车耐撞性评价,分析车身结构变形的症结;提取前端驾驶区骨架为子结构,以其碰撞吸能量相同为等效条件,进行子结构耐撞性分析与改进;接着为控制子结构的局部失稳变形,以吸能盒碰撞力峰值为载荷条件,进行子结构空间区域拓扑优化,完成8组改进方案的对比分析,选取质量最轻的达标方案进行台车实验验证;最后将该方案导入整车结构中进行耐撞性改进验证。结果表明:整车的耐撞性得到有效提高。     

空气悬架推力杆支架的拓扑优化设计

基于极限状态的静态载荷,利用拓扑优化技术对某牵引车空气悬架的下推力杆支架进行了结构优化设计,在保证结构刚度和强度的基础上,达到了结构轻量化的目标;同时运用多体动力学方法:,提取了轴端随机载荷条件下该件连接部位的动态载荷,并分析了该件在该载荷条件下的疲劳损伤情况。结果:表明,优化方案较原始方案在刚度、静强度和疲劳寿命方面均有明显改善。     

金属陶瓷离合器从动盘结构强度分析及拓扑优化

研究了金属陶瓷离合器在接合工作过程中所受载荷和边界条件下的强度问题，通过开发出的一种有限元分析模型计算得到从动盘片的应力、应变场分布。提出了用基于有限元法的拓扑优化来改进从动盘结构设计，结果在满足安装、使用要求的前提下，将原型的质量减轻了17．8％，而最大等效应力减小了20％。研究表明，在假设关键载荷作用下的零件可能用线性分析方法建立有限元模型时，拓扑优化技术可以有效地应用在实际结构中。     

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.     

基于有限元技术的汽车支架拓扑优化设计研究

用变密度法建立了结构拓扑优化数学模型,阐述了利用有限元法进行结构拓扑优化的过程。以汽车上某支架为例,在有限元软件Hypermesh中进行拓扑优化设计,并对优化结构进行了台架试验。试验结果表明,结构拓扑优化结果与载荷大小无关;基于有限拓扑优化方法得到的结构优化方案是合理的受力承载结构。     

基于有限元法的拓扑优化技术在某军车车身骨架设计中的应用研究

利用基于有限元法的拓扑优化技术设计车身大骨架的拓扑结构。对优化后的车身骨架模型进行有限元分析,将其动、静特性参数与原设计作比较。研究表明,经拓扑优化后的车身大骨架各项特性参数指标均有不同程度的提高。     

基于载荷传递模型的汽车耐撞性研究

为了提高汽车正面碰撞安全性,文章研究了碰撞载荷在车身结构中的传递路径,并以此为依托,总结了基于载荷传递路径的汽车碰撞安全性优化方法。以具体的车身结构为例,结合此方法,构建了其在整车64km/h正面40%偏置碰撞工况下的载荷传递模型。以优化侵入量为目标,载荷传递路径为根本,基于所建模型,提出了改进方案。结果表明,提出的改进方案在改善正面偏置碰撞汽车耐撞性方面取得了很好的效果。     

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。     

基于相对密度法的减震器下支座拓扑优化设计

减震器支座时悬挂系统重要的部件,为了提升某减震器下支座设计的可靠性,基于有限元技术对其进行静强度分析,分析结果表明其最大应力均低于材料屈服。与此同时为了达到轻量化的目的,基于相对密度法对其进拓扑优化分析,获取了其单元密度等值面图,最终得到了最佳优化方案,并且满足其强度性能要求。     

基于拉拽安全性能的汽车座椅优化设计

首先,基于国家标准GB14167—2013《汽车安全带固定点》中的座椅拉拽安全性能试验规程对汽车座椅单体进行建模仿真,并经试验验证模型的可靠性.然后,为改善座椅拉拽安全性能并实现轻量化,同时考虑NVH性能对座椅结构模态频率的要求,从概念设计阶段到详细设计阶段,对座椅骨架进行拓扑优化和尺寸优化.在概念设计阶段,通过多个静...     

基于整体拓扑优化的白车身轻量化设计

传统拓扑优化技术主要集中在单个零部件的减重孔位置以及大小进行优化设计,而忽略整体车身结构的空间优化。本研究针对某微车,在概念设计阶段,通过采用整体拓扑优化技术,着眼整体空间结构,以车身弯曲刚度和扭转刚度作为优化目标,对整体车身结构进行优化设计,得到最优的车身承载骨架,实现整体车身结构的空间布局优化,从而为车身详细设计阶段的轻量化设计提供指导。     

大跨径斜拉桥钢锚箱有限元分析的子模型技术法

以国内某大跨径斜拉桥为例,通过有限元软件ANSYS采用子模型技术法、等效板厚法及非线性接触法对大跨径斜拉桥索梁锚固区应力分布进行分析。结果表明,相比于传统的等效板厚法及非线性接触法,子模型技术法计算更精细、准确,是研究大跨径斜拉桥索梁锚固区应力分布的最有效方法。     

平台化车身架构拓扑优化方法研究

文章研究了平台化车身架构的拓扑优化设计方法。首先,基于拓扑优化算法,提出基于平台化车身结构的拓扑优化基本思路;然后,对拓扑优化过程中的目标函数及约束条件进行了收敛性分析;最后,基于平台化车身架构的局部结构共用和工程约束控制,分析了多工况作用下车身架构的最优载荷传递路径,可为平台化车身架构的概念设计提供有力的参考。     

基于耐撞性能的白车身简化模型建模研究

以白车身前纵梁为例,基于白车身的耐撞件能对设计初期简化模型的建模进行了研究.引入神经网络技术实现了白车身耐撞性能参数与梁单元特性参数的非线性映射,通过提取和储存梁单元的特性参数,实现了梁单元模型对传统壳单元有限元模型的等效替代和模型优化.研究表明,通过神经网络技术得到的梁单元模型能够准确体现白车身的正碰特性参数,可在概念设计阶段对车身耐撞性进行有效预测.     

基于伪密度法的汽车悬架摆臂拓扑优化

通过建立汽车悬架的三维运动模型,运用COSMOSmotion进行动力学仿真,获取零件结构优化所需的载荷条件,以上摆臂为例,在HyperWorks中建立拓扑优化模型,确定设计区域,并针对摆臂的不同制造工艺,采取相应的制造约束条件,采用多工况单一目标的方案,基于伪密度法对摆臂的结构进行拓扑优化,实现了摆臂的概念设计目标。     

有限元分析方法在汽车碰撞研究中的应用

汽车碰撞是汽车结构在极短的时间内(通常在100 ms以内)及在剧烈碰撞冲击载荷作用下发生的一种复杂的非线性动态响应过程,在汽车碰撞中,各种非线性的问题都涉及到了,既有结构发生大位移和大转动所引起的几何非线性,又有各种材料发生大应变时所表现的物理非线性.由于诸多复杂因素的存在,使得传统的碰撞试验获取的数据不甚精确.所以,有限元方法被广泛地运用于工程领域.通过用有限元方法对整车模型的网格划分并模拟偏置碰撞,得出了在碰撞过程中能量和速度的变化.     

电驱动系统可靠性目标载荷快速构建方法研究

目标载荷是有效开展车辆可靠性评估与寿命预测的基础。车辆行驶过程中,由于驾驶行为、路面起伏、载重状态等因素的不断变化,不同用户电驱动系统载荷差异巨大,如何构建覆盖一定用户百分位水平的电驱动系统可靠性目标载荷,是当前产品高质量开发面临的共性问题。以用户历史运行数据为基础,结合整车动力学仿真和参数优化,提出了一种电驱动系统可靠性目标载荷快速构建方法。针对车辆行驶过程中道路坡度与整车质量参数数据难以精确获取、不同用户数据差异大的现实,通过等效坡度和等效质量的参数优化,提高电驱动系统载荷仿真精度;针对不同用户间等效坡度和等效质量差异,以95%用户损伤水平为目标,通过多目标优化得到群体用户模型参数的等效统一解;基于整车动力学仿真与实际用户载荷时域及损伤域对比,验证电驱系统可靠性目标载荷的有效性。结果表明,基于得到的统一参数仿真载荷与95百分位用户损伤误差仅为1.09%,为有效开展电驱动系统可靠性评估提供技术支持,为整车及其它系统可靠性目标载荷构建提供参考。     

路基排水沟机械化施工的碳排放计算及方案比选

国家“双碳”目标下,路基排水沟机械化施工不仅需要考虑施工功效和经济性问题,也应考虑碳排放问题。该文以勐绿高速公路为工程依托,从建材生产、建材运输及建造3个阶段建立路基排水沟碳排放量与投资成本计算方法。引入碳交易的概念平衡碳排放量与投资成本,基于等效碳排放量实现路基排水沟传统支模法与液压动力式滑模法两种施工方案的综合比选。以路基排水沟上边长、浇筑厚度、建材运距与建造长度4个关键因素设计正交试验,比较两种方案的等效碳排放量,并分析因素的影响敏感性。研究表明：浇筑厚度与建造长度对两种施工方案的等效碳排放量影响均较大。建材生产阶段等效碳排放量对传统支模法的贡献率最大,建材生产与建造阶段等效碳排放量对液压动力式滑模法的贡献率较大。液压动力式滑模法的等效碳排放量优于传统支模法,其施工全阶段的减碳率为85.58%,且3个阶段的等效碳排放量均少于传统支模法,其中建材生产阶段与建材运输阶段的减碳率较高,分别为91.92%和85.06%,因此路基排水沟施工推荐选择液压动力式滑模法。