基于频率约束的高速柴油机油底壳优化设计

本文首先利用模态分析方法对某高速柴油发动机的油底壳结构进行模态分析,在得出其前10阶固有频率和相应振型的基础上,结合拓扑优化理论,建立基于频率约束的油底壳拓扑优化模型,提出一种更为合理的材料布局方案,得出满足设计要求和使用功能的油底壳最优模型。结合优化过程中对频率的约束,提高其前10阶固有频率,从而避开激振源的频率范围以避免共振的发生。在实现减振降噪目的的同时,又可以减轻油底壳的重量。     

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。     

汽车动力总成悬置支架的优化设计

汽车动力总成悬置支架是动力总成悬置系统的安全件和功能件，它的结构强度影响汽车的安全性，其一阶固有频率对车内噪声有较大的影响。以某轿车动力总成悬置支架为分析对象，阐述了对悬置支架优化设计时。设计空间与非设计空间确定、拓扑优化与形状优化的过程等。优化结构与试验结果的对比分析表明．建立的悬置支架优化设计方法对悬置支架的设计计算分析是有效的。     

汽车悬架控制臂的拓扑优化与性能计算

建立了含有球铰和衬套的汽车悬架控制臂优化设计模型,利用拓扑优化技术对悬架控制臂进行了优化设计.论述了对控制臂拓扑优化时,其优化空间的确定和载荷工况的确定方法.根据优化结果,设计了控制臂.对该控制臂的应力、固有频率和刚度进行了计算.结果表明,建立的控制臂优化模型较真实地描述了控制臂的工作特性,优化结果更符合实际情况.     

支架形貌优化设计方法研究

提出一种基于形貌优化技术的支架加强筋布置方法,并以最优化某车载DVD支架总成第一阶固有频率为例,在Oplistruct软件中对该方法进行了实现.根据形貌优化分析结果布置该DVD支架加强筋后,DVD支架总成的第一阶固有频率增加了30%,改善效果明显.表明通过形貌优化方法可以快速、有效的获取支架加强筋的布置方案,该方法为支架加强筋的布置提供了新的途径.     

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。     

某变速器油底壳形貌优化设计

油底壳是变速器表面辐射噪声的主要来源之一。笔者为提高油底壳固有频率,采用形貌优化设计方法,考虑加工工艺,得出最优加筋设计方案。模态分析结果表明,优化后的油底壳前10阶固有频率均得到较大幅度提升。本研究可为变速器NVH性能优化提供一定技术参考。     

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。     

某SRV发动机罩模态分析及频率优化研究

建立了某SRV发动机罩的有限元模型,利用MSC.Nastran有限元软件分析了该发动机罩的自由模态,得到了其各阶振动频率和振型.与路面激励频率、发动机激励频率、白车身固有频率进行了对比,指出了其中可能存在共振的频率,并提出了以壳单元厚度为变量、1阶和3阶固有频率为约束条件、系统质量最轻为优化目标的频率优化方案.结果表明,优化后发动机罩前3阶固有频率能有效地避开共振频率     

汽车塑料保险杠模态分析及其结构优化

针对某国产SUV车型的塑料保险杠进行了结构简化,利用hypermesh软件建立塑了料保险杠的有限元分析模型。通过对该有限元分析模型的模态分析,得到保险杠的各阶模态频率和模态特性,并利用拓扑优化技术对保险杠进行拓扑优化。根据优化结果对保险杠结构进行改进并进行有限元分析,对比优化前后模态性能。结果表明,经过拓扑优化后的结构的模态性能有较大提高。     

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.     

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.     

SUV转向系统模态试验及优化

针对某SUV车转向系统方向盘怠速抖振过大的现象,采用模态试验技术得到转向系统的固有频率,找到产生这种现象的原因在于转向系统的固有频率和发动机怠速时的振动激励频率接近,从而引起了方向盘的过大振动。文章采用增大转向管柱的支架和车身连接处的接触面面积的方法进行结构优化,并对优化后的转向系统进行模态试验,再将优化前后方向盘的振动数据进行对比,发现优化后的转向系统振动明显改善,达到了减振的目的。     

某轿车转向系统模态灵敏度分析优化及验证

轿车转向系统的振动是驾驶员可以感知的敏感振动,是影响整车NVH水平的重要组成部分。为了抑制转向系振动,文章提出了以有限元软件Nastran为工具,以改进的可行方向法为优化方法来提高转向系一阶固有频率。通过对该轿车转向系一阶固有频率的优化设计,在不增加转向系统重量的前提下,实现了转向系统一阶固有频率的提升,经实车验证起到了很好抑制方向盘振动的作用。     

基于响应面法的汽车转向系统可靠性优化

针对结构参数的不确定性会导致确定性优化结果不可靠的问题,提出一种将可靠性分析与优化技术相结合的转向系统可靠性优化方法。该方法基于响应面方法构建转向系统优化近似模型,以1阶固有频率为约束,总质量为优化目标对转向系统进行可靠性优化。结果表明,采用该方法对汽车转向系统进行优化,减小了系统质量,提高系统的1阶固有频率,避免怠速共振,达到可靠性优化的目的。     

动力总成悬置系统固有频率、解耦率和动力响应优化分析

通过建立简化的动力总成悬置系统物理模型和动力学模型,得到了系统隔振性能频率范围要求以及系统固有频率和解耦率的计算方法,发现某三点式动力总成悬置系统的固有频率和解耦率都不符合车辆的减振性能要求,通过采用Fgoalattain算法对系统进行了优化,优化后的系统固有频率处于系统隔振要求的19 Hz以下,6个自由度上的解耦率都...     

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。     

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。     

基于改进图分解法的多材料车身结构优化设计方法

针对概念设计阶段的车身结构轻量化设计,提出了一种可实现车身多材料结构设计的分层迭代优化方法。该优化方法的设计变量中,除常见的板厚、材料外,还包括装配设计中的拓扑连接,以实现“将合适的材料用在合适的部位”的要求。分层迭代优化的第1层以拓扑连接为设计变量,采用图分解和NSGA-II对车身装配拓扑结构进行多目标优化,最大化车身弯扭刚度和1阶固有频率;第2层对板厚和材料进行多目标优化,最小化车身质量和材料成本。最终采用基于模糊集合的评分公式选定综合最优解,实现了考虑成本的车身结构轻量化设计。     

基于有限元分析的汽车前轴结构设计及优化

以一种商用车前轴为研究对象,根据前轴在冲击和制动工况下的静力学分析,找到静刚度薄弱点和应力集中点。通过模态分析找到刚度薄弱点,对研究对象进行了拓扑优化分析,重新构建一种前轴的新型材料分布方案。综合静、动态分析结果确定了前轴的结构危险点,按照拓扑优化结果,进行了结构优化和轻量化设计。对比前轴前8阶固有频率与外界激振频率,结果表明优化后的前轴结构在车辆行驶时不会引起共振,保证了车辆行驶稳定性与安全性。