基于渐进结构优化算法的波形钢腹板箱梁桥截面拓扑优化研究

以某波形钢腹板桥为依托工程,采用APDL语言对ANSYS内嵌的拓扑优化模块进行了二次开发和拓展,编写了基于位移灵敏度和应力灵敏度的ESO拓扑优化程序。通过模型多次迭代计算,获得了布局合理的波形钢腹板组合截面拓扑优化形式。优化结果表明：灵敏度能较准确地反应单元对结构性能的贡献,基于灵敏度分析可以减少单元的误删除,提高了ESO方法获得结果总体最优的可信度。     

轻卡外流场数值模拟及货箱优化设计

对某轻卡进行外流场的数值模拟,通过对模型的流场特性的分析,研究气动阻力产生的主要原因。将车厢高度和车厢与驾驶舱距离作为两个影响因子,采用拉丁超立方设计方法和最小二乘法创建二阶响应面模型,利用混合整型优化法进行参数优化,优化后与原型设计相比,整车气动阻力明显减小,表明该方法能有效地提高整车空气动力学性能和CFD优化效率。     

拓扑优化拉杆—压杆模型在索塔锚固区的应用

为改善传统索塔锚固区拉杆—压杆模型的精度,采用密度法对传统模型进行拓扑优化.将连续介质离散为若干有空穴的单元,设定拓扑优化方向(体积减小率)进行迭代,得到相对密度趋近于1的单元,即找到最有效的荷载传递单元和路径,从而获得精确的拉杆、压杆面积和角度.将该方法应用于索塔锚固区强度校核中,以迫龙沟特大桥为例进行说明.采用通用软件ABAQUS建立该桥上塔柱索塔锚固区节段模型,通过拓扑优化获得节段有效传力区域退化模型,求解模型中拉杆、压杆及节点强度,并采用AASHTO规范校核,结果表明杆件及节点强度均满足要求.     

基于Hypermesh的小型清扫车车架有限元分析及优化

介绍了某小型电动清扫车车架的强度刚度的有限元分析方法,以组合单元法建立了车架有限元分析模型,运用有限元法分析了该车架在典型工况下的应力水平和分布情况,在此基础上对该车架进行优化,为小型电动清扫车的设计提供了一种设计思路.     

超浅埋隧道下穿高速公路、国道施工技术研究

新建温福铁路笔架山隧道断面跨度大,埋深极浅,围岩软弱,隧道既下穿高速公路又下穿国道。施工过程中通过对施工方案和施工方法的比选和不断优化,采用优化后的CRD法开挖、支护,同时采用监控量测等信息反馈手段,动态指导施工,顺利完成了施工任务。通过对超浅埋隧道下穿既有高速公路和国道施工技术的探讨,供类似工程借鉴。     

商用车驾驶室白车身焊点缩减拓扑优化研究

为某一商用车驾驶室白车身建立了以固有频率为约束条件,焊点体积最小化为目标的优化模型.利用有限元法进行结构拓扑优化,根据灵敏度分析得到的每个单元对结构性能的贡献来决定有限元单元的保留或删除.通过拓扑优化,驾驶室白车身焊点数目大幅度减少,获得了满足设计要求的焊点的重新分布.对比优化前后仿真分析结果表明,文中所建模型及分析方法是合理而有效的.     

概念车身框架结构的多变量截面参数优化

建立了由Timoshenko梁单元、Mindlin四边形板单元及接头单元构成的概念车身框架结构简化模型,并对该复杂结构进行了参数优化.为简易求解,将梁单元的力学特性参数转为截面几何变量,以梁单元、板单元截面几何参数为设计变量,以车身框架质量最小、刚度最大为目标,建立多目标优化模型,并采用Pareto遗传算法进行求解.算例表明:经过有限代进化,所有个体全部落入可行域内,并最终找到较优解;优化后的模型车身质量减轻,刚度提高.     

基于耐撞性的前纵梁焊点模拟及其优化设计

建立了3种焊点有限元模型,并通过薄壁梁(代表前纵梁)落锤试验,验证其模拟精度。结果表明,Beam单元最适合碰撞过程中焊点的模拟。分析了焊点失效对耐撞性的影响,同时采用试验设计和响应面法,对薄壁梁的几何参数和焊点位置进行了优化。结果提高了耐撞性,减小了焊点失效的风险。实车试验证明了该方法的合理性。     

采用响应面法的汽车转向系统固有频率优化

提出一种基于响应面方法的汽车转向系统固有频率优化方法。以某微型车为例,该方法从建立汽车转向系统的有限元模型出发,结合拉丁方试验设计方法,采用最小二乘法建立转向系统的二次响应面近似模型;在此基础上,以转向系统的1阶固有频率最大化为目标,总质量为约束,并通过灵敏度分析选取5个部件有限元模型壳单元壁厚为设计参数,建立优化模型。对转向系统进行优化的结果表明,采用该方法对汽车转向系统进行优化,能有效提高其1阶固有频率,减小转向系统质量,从而抑制转向系统的振动。     

基于模块化设计的车身装配结构优化EI北大核心CSCD

本文在考虑车身制造和装配成本的基础上,提出了一种基于图分解算法的车身装配结构设计方法,并为解决以厚度为设计变量进行优化时的收敛问题引入了一种多层二次择优的优化方法。以白车身底板为例,依照最小可制造尺寸对结构进行分割,以分割单元之间的连接关系作为设计变量,结合NSGA-II算法进行优化,得到最优装配方案;以优化得到的Pareto解集中的装配方案为初始解,从中进行二次择优,选出满足稳定性条件的解,对各子部件内的厚度施加约束进行板厚优化,并将得到的板厚值返回到图分解法中进行迭代,直到问题收敛,最终实现对焊接位置和板厚的同时优化。     

基于模态灵敏度分析的商用车驾驶室结构优化

建立某商用车驾驶室壳单元有限元模型,进行数值与实验模态计算及相关性分析。为提高驾驶室整体1阶扭转频率,结合门框区域的梁单元模型,建立驾驶室梁壳混合有限元模型;进行基于梁截面力学特性的模态灵敏度分析,获得灵敏梁单元组件,进而找出壳单元有限元模型的对应灵敏区域,对其进行形貌优化,借以指导构件截面尺寸优化,获得结构最优方案,该方案提高了驾驶室的1阶扭转频率。对比分析表明,优化结果及优化分析方法合理有效。     

偏桥水电站引水隧洞施工全过程离散单元法仿真模拟研究

偏桥水电站引水隧洞K2＋010～+310地段位于节理发育岩体中,隧洞开挖后因没能及时支护引起岩体过度松弛,产生大量掉块现象。为保证隧洞的稳定性及基于工期的考虑,对该段隧洞的支护结构进行了优化设计,并采用国际广泛应用的离散单元法程序UDEC对该引水隧洞施工运营全过程进行了仿真模拟,探明了隧洞施工各阶段围岩内应力和位移分布,对支护结构优化设计进行了评估。同时,探讨了隧洞施工和运营全过程的离散单元法仿真技术。     

三峡工程下牢溪公路桥结构优化设计

采用改进的对偶规划法对下牢溪钢管混凝土拱桥进行优化设计，将对偶规划法中隐式性约束作了湿式处理，从能量原理出发，利用单元刚度矩阵元素的物理意义推导位移敏主黄力敏度；综合运用变量转换法，弦截法等优化方法求２解对偶规划，并以结构重分析适应由形改变引起的内力调整，以获得优化解。     

基于 Midas 有限元下的大跨斜拉桥成桥索力优化

为了深化对大跨斜拉桥成桥索力优化问题的认识,根据斜拉桥合理成桥状态的确定原则,阐述各类方法的求解思路与优化过程。大跨斜拉桥成桥索力优化,仅靠一种方法完成索力优化是不够精确的。通过论述斜拉桥合理成桥状态的基本原则,介绍了常用的几种成桥索力优化方法。首先选择最小弯曲能法获得初始索力,并使用影响矩阵法进行二次优化,对成桥索力状态进行叙述。基于大型有限元软件Midas Civil建立斜拉桥模型,以合理成桥状态为控制目标,对背景桥梁成桥索力进行优化。     

基于HyperWorks冷却模块支架有限元分析与拓扑优化

本文基于Altair OptiStruct的拓扑优化功能,通过对某型号汽车冷却模块支架进行研究,以有限元分析软件Hyper Works9.0为工具,达到降低板壳单元结构关键部位应力的目标,优化设计出满足要求的支架结构。计算结果表明,优化后的支架有效地改善了关键部位的应力,提高了整个冷却系统的耐久性能,满足设计要求。     

某电动客车骨架综合轻量化设计

纯电动客车骨架轻量化对于提升其续驶里程具有重要作用。本文首先基于变密度法对整车骨架进行拓扑结构优化,然后通过灵敏度分析和尺寸优化方法对骨架主要杆件的厚度进行优化。经过综合优化后的某纯电动客车骨架的刚强度性能均有提高,且减重效果明显。     

基于多目标的乘用车架拓扑优化设计

以某乘用车底盘优化为例,基于密度惩罚法和折衷规划法理论,采用多目标优化方法,兼顾低阶固有频率和多工况下车架刚度,避免了单目标优化对其它性能参数的影响。通过拓扑优化后得到的连续体离散模型,可知车架横梁的大体布局以及纵梁在哪些部位需要加强和弱化,为车辆轻量化和后续设计提供思路。     

基于运行速度的隧道进出口安全性评价及线形优化

为提高隧道进出口行车安全性,通过运行速度计算模型对隧道进出口车辆运行速度变化特征及相邻单元的ΔV85进行分析,分析不满足安全性要求的原因,找出存在的问题。根据计算原理,分析各指标对相邻单元速度差的影响程度,对路线平纵面线形进行优化调整,使运行速度协调性满足要求,并采取其他工程措施,以满足行车安全性的要求。     

基于单元法的事故多发路段的鉴别分析

介绍了以考虑道路线形特征划分单元路段的单元法,分析了当量事故经济损失的计算方法,结合传统事故多发路段鉴别方法,对累计频率法进行优化,并对工程实例进行分析,提出基于单元法进行事故多发路段鉴别分析的具体操作步骤。     

电动自行车车架的静态分析与优化

本文利用有限元技术对电动自行车车架结构的静态特性作了详细的分析,使用AN SYS软件建立车架有限元模型,建模时根据车架的边界条件和结构特点,采用壳、管、梁和弹簧单元对车架结构离散化,通过耦合方式对车架各部件进行装配组合。对车架结构强度进行了优化,通过优化车架质量减轻了14.3%,车架的最大应力由原来的98.8MPa减小到82.7MPa,并使车架应力分布均匀。