燃料电池城市客车结构有限元分析与轻量化设计

建立了带空气弹簧悬架模型的燃料电池城市客车骨架结构有限元模型,并计算其静强度、扭转刚度以及自由振动模态,结果表明燃料电池城市客车设计是安全可靠的。然后对燃料电池城市客车进行计及制造约束的优化。与原设计相比,优化后质量降低8.17%,一阶扭转频率提高7.89%,右前轮悬空工况时的最大应力降低24.42%。     

基于应力优化的大客车结构多目标优化

对某全承载式大客车进行了结构有限元分析,研究了该客车结构强度、振动模态频率、质量等多个性能目标的优化设计问题.分析结果表明,该客车初始设计模型的刚度满足设计要求但应力较大.强度储备不足,因此采用优化结构最大应力的方法进行优化.经过两个阶段的优化设计,显著降低了结构最大应力.提高了一阶扭转频率,减轻了车身骨架质量,客车结构设计更为合理.     

基于结构优化的混合动力轿车电池包模态特性改进

建立某混合动力轿车电池包结构有限元模型,进行模态分析,根据分析结果对电池包结构进行拓扑优化.参考优化结果,提出了3种优化方案,根据此方案进行结构更改.更改后,结构1阶模态频率提升到24.5 Hz.然后对该结构进行尺寸优化分析,得到最优的厚度分布.最终优化后,电池包结构1阶模态频率由6.4 Hz提升到30.1 Hz,经强度分析验证,新结构满足设计要求.     

纯电动汽车电池包支架性能分析及优化

文章使用有限元分析方法计算电池包固有频率及其模态振型、电池包及其支架在特定工况下的应力;模态分析评价结合路面激励频率特征,评判电池包固有频率是否满足设计要求;强度结果评价结合材料应力应变曲线,评价应力是否超过材料屈服强度。分析结果显示,电池包一阶横摆模态频率低于目标值。经对模态分析结果进行分析优化,达到目标值要求;强度分析结果经过优化后,达到目标要求。     

汽车后副车架轻量化概念设计方法研究

在汽车结构概念设计阶段,将拓扑优化技术与隐式参数化建模相结合,并引入截面形状控制方法,用以实现产品结构-材料-性能一体化优化设计。第1步,对后副车架进行综合目标拓扑优化。第2步,建立隐式参数化模型,采用截面形状控制方法选择零件形状、位置、厚度和材料等36个参数为设计变量,以质量最小、第1阶模态频率最高为目标,硬点刚度和前3阶模态频率为约束,进行多目标优化。结果表明,在满足后副车架性能目标的条件下,质量减轻2.41 kg,其轻量化率达14.5%。     

重卡驾驶室A柱结构对白车身模态的影响

文章以某重卡白车身一阶模态提升为例,通过对不同车型白车身A柱结构及截面参数进行对比分析,并对优化前后的白车身模态进行CAE仿真,阐明了A柱结构对白车身一阶模态的影响,对提升白车身一阶模态频率具有一定的指导作用。     

双模式TBM刀具破岩试验台有限元仿真分析

为获得双模式TBM刀具破岩试验台的振动特性，并以此对试验台的结构进行优化，采用ANSYS Workbench仿真软件，通过对预应力下的模态分析完成对试验台在工作状态下的数值模拟分析，得到试验台前8阶固有频率和振型，以体现其结构特性；然后使用模态叠加法对试验台进行谐响应分析，得到位移-频率响应图和应力-频率响应图。研究结果表明： 试验台的最大响应频率为145.47 Hz，能够验证试验台结构的抗振性能，并为试验台的下一步结构优化提供依据。     

矿车驾驶室的模态灵敏度分析及其结构优化

利用HyperMesh建立矿用自卸汽车驾驶室结构有限元模型,用NASTRAN作模态分析;而后结合OptiStruct分析有限元模型结构部件的模态灵敏度,寻找模态频率变化敏感区域,以提高一阶模态频率为目标对其进行结构优化,改善振动特性。     

基于NVH性能提升的客车白车身结构优化设计

本文以某轻型客车白车身为研究对象,通过对车身结构的优化设计,改善在高速行驶时的车身振动问题。在有限元准确建模的基础上,对车身立柱、后围框及地板横梁进行结构优化设计,通过模态灵敏度分析,对板厚进行优化,一阶模态频率从12.01Hz提升到17.30Hz,同时车身质量由823kg减到720kg。最后通过白车身模态试验验证了优化方案的合理性及准确性,实现模态提升的同时,降低了白车身质量。     

某宽体自卸车驾驶室白车身的仿真分析

为了优化某宽体自卸车驾驶室的设计,对不同载荷工况下的白车身强度、刚度及一阶自由 模态进行了计算机辅助工程(CAE)有限元仿真分析,确定了各种工况下的应力分布。着重分析了应 力集中的位置及其最大应力,并与该位置材料的屈服强度进行对比。分析结果表明:该白车身刚度远 超目标值,完全满足设计要求;白车身的一阶自由模态频率偏离发动机怠速频率区间3Hz以上,可有效避免共振发生。分析结果可为宽体自卸车驾驶室白车身的结构设计及改进提供参考。     

基于响应面法的转向驱动桥空心半轴轻量化优化设计

提出了一种基于数值优化与有限元模拟相结合的汽车转向驱动桥空心半轴轻量化设计方法。以半轴各段的壁厚、长度和过渡角为设计变量,半轴质量最小化为优化目标,2阶约束模态频率和半轴花键末端圆角过渡处等效应力为约束条件,建立了半轴轻量优化模型。利用正交试验设计得到10个设计变量和3个水平的数值模拟试验组合。采用最小二乘法建立了响应面近似模型,并利用序列二次规划算法对模型进行了迭代优化。结果表明:轻量化优化后的变径全空心半轴质量比初始设计减少约16.7g,半轴2阶约束模态频率增加约0.6Hz,且半轴花键末端圆角过渡处和最小轴径处的等效应力值均低于半轴材料的抗扭强度。     

基于响应面法的转向驱动桥空心半轴轻量化优化设计EI北大核心CSCD

提出了一种基于数值优化与有限元模拟相结合的汽车转向驱动桥空心半轴轻量化设计方法。以半轴各段的壁厚、长度和过渡角为设计变量,半轴质量最小化为优化目标,2阶约束模态频率和半轴花键末端圆角过渡处等效应力为约束条件,建立了半轴轻量优化模型。利用正交试验设计得到10个设计变量和3个水平的数值模拟试验组合。采用最小二乘法建立了响应面近似模型,并利用序列二次规划算法对模型进行了迭代优化。结果表明:轻量化优化后的变径全空心半轴质量比初始设计减少约16.7g,半轴2阶约束模态频率增加约0.6Hz,且半轴花键末端圆角过渡处和最小轴径处的等效应力值均低于半轴材料的抗扭强度。     

轻卡电瓶箱支架故障分析及改进措施

文章利用creo软件中simulate有限元分析模块,对豪沃轻卡现有的某断裂故障电瓶箱支架进行结构应力分析。根据分析结果找到故障原因,通过结构的局部改进设计,改善应力集中现象,保证电瓶箱的强度。设计原则是轻量化处理,尽量以最少的成本达到理想的结果。最后对改进后的支架进行simulate分析,验证改进效果。     

动力总成悬置支架的多工况拓扑优化

为保证车辆低振动噪声和高耐久性等性能,动力总成悬置支架的刚度、模态、应力和质量都必须符合一定要求.采用多工况拓扑优化方法对动力总成悬置支架进行改进设计:选择Optistruct作为拓扑优化工具;以最小加权柔度作为目标函数;以模态>650Hz、应力<120MPa、体积<原体积的80%作为约束函数.优化结果表明,新支架一阶模态高于设定目标值,应力水平小于材料的屈服极限,质量比原支架轻了0.4 kg.     

基于ANSYS Workbench的叶轮有限元分析

利用ANSYS Workbench软件对某增压器压气机叶轮进行静强度计算及模态计算，分析叶轮应力大小、分布情况以及各阶模态频率，针对计算结果中出现的应力超过屈服极限的情况对叶轮进行结构改型优化。结果表明优化后的叶轮应力减小，满足叶轮强度要求且结构有效避开共振频率。     

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.     

拓扑优化在电驱变速箱悬置支架设计中的应用研究

模态频率是悬置支架设计过程中的重要设计参数。悬置支架模态频率的高低,对于电驱变速箱及其所在的新能源汽车的NVH性能有重要影响。本文以某电驱变速箱的悬置支架模态设计为例,以柔度为优化目标,以模态频率、体积为约束条件,利用拓扑优化方法对悬置支架的设计进行了优化,提升了其模态频率值。其中第一阶模态频率值由优化前的360Hz变为优化后的504Hz,提高了40%,优化效果明显。     

多目标遗传算法在车身动态性能优化中的应用

建立了某SUV白车身有限元模型,对车身静态刚度和模态分布进行优化,改善了白车身的振动性能。通过灵敏度分析筛选白车身关键部件的厚度并将其作为优化变量,以车身的扭转刚度和质量作为目标,建立其径向基函数模型,将静态刚度、车身1阶扭转和1阶弯曲模态频率作为约束条件,并利用多目标遗传算法对车身性能进行优化。试制了优化后白车身关键部件,并进行模态试验,验证了优化结果的正确性。优化后在总质量增加0.55%的情况下,提升了车身整体刚度,改善了模态频率分布,后排左、右侧座椅安装点的传递函数峰值分别下降了47.50%和49.37%,极大地改善了车身振动性能,为整车NVH性能的提升打下良好基础。     

刚度、强度与频率约束下的白车身板厚尺寸优化

全面地考虑了刚度、强度与频率约束,对某轿车的白车身结构进行轻量化设计。首先根据工艺要求对白车身结构进行了组件化建模,选取了关键的82个组件,每个组件中的板单元的厚度相同。其次在静态弯扭工况与自由模态工况下对车身结构进行了有限元分析。然后以质量最小为目标,以弯扭刚度、应力和前3阶固有频率为约束条件,板厚为设计变量,建立了白车身结构优化模型。最后采用序列线性规划进行非线性优化,取得了良好的轻量化效果:白车身质量减轻34.6kg,减轻率达11.4%。     

轿车悬架控制臂参数化建模及轻量化多目标优化设计

提取了汽车在加速、制动、稳态回转和最高车速行驶4种工况下前悬架控制臂的载荷,建立了控制臂的拓扑优化分析模型。以控制臂质量最轻、最大变形最小为目标函数,以控制臂的1阶弹性模态频率不低于轻量化前的频率及控制臂最大米塞斯应力小于材料的许用应力为约束条件,以控制臂参数化模型的11个参数为设计变量,建立了控制臂轻量化多目标优化设计数学模型。用第二代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对控制臂进行轻量化多目标优化设计结果表明,在保持控制臂低阶固有振动特性、强度和刚度基本不变的条件下,轻量化后控制臂质量从2.62kg减少到2.21kg,减重15.6%,轻量化效果明显。