为了快速评估所开发的某新款纯电动客车车架的安全性能,这里采用Optistruct仿真软件对客车车架进行了有限元分析。建立了客车车架在弯曲、扭转、紧急转弯、紧急制动工况的力学分析模型,获得了车架的最大应力和最大变形量。在后处理中利用了Optistruct的新型单元均分算法,通过提取并均分最相邻节点的应力值来提高应力精度。最后根据静态分析结果,采用尺寸优化方法对车架钣金件厚度进行了优化设计。分析结果表明原车架在满载扭转工况下的应力及变形量最大,最大应力位于电池包附近的车架梁位置,最大应力和最大变形量分别为341.4MPa和6.78mm,均未超过许用值,满足设计要求;优化后车架质量减轻了257kg,最大应力相比原车架减小了7.15%,最大变形量增加了8.4%,满足设计要求。

以某电动旅游观光车桁架式车架为例进行多目标优化,先后采用了基于梁单元的多次局部迭代拓扑优化方法、基于梁单元的横截面尺寸优化方法和基于壳单元车架强度分析的精细化设计方法。具体步骤为,首先建立基于梁单元的车架有限元模型,以车架的刚度性能为优化目标建立多目标优化模型,通过多次局部迭代拓扑优化确定梁结构的布置位置,然后以梁的横截面长、宽、壁厚作为优化变量进行尺寸优化设计,确定车架梁的横截面尺寸;在此基础上,建立基于壳单元的车架有限元模型进行强度分析,基于强度分析结果对车架的高应力区域进行精细化设计,最终优化后的车架质量降低了10.5%,性能至少提升了9.3%,并且直接可以用于生产制造。该优化设计方法综合运用了梁单元模型和壳单元模型分析的优势,分别应用于概念设计阶段和工程设计阶段,为桁架式车架的优...

针对云粒子组合探测器改装结构布局形式多、质量偏大等问题,对某试验机的云粒子组合探测器改装结构采用了拓扑-尺寸联合优化设计方法,探索改装结构的最优结构布局及最小质量尺寸。采用变密度法对改装结构进行拓扑优化,获得了最优的结构布局形式和最佳的传力路线;以最小质量为目标函数,在满足强度和刚度的约束条件下,对结构的厚度参数进行了尺寸优化,使结构质量减轻了22.33%,减重效果明显,验证了拓扑-尺寸联合优化设计方法在试验机改装结构设计的有效性。

龙骨结构是某轨道机器人运行时的主要承载机构,对其进行轻量化设计对于机器人整体的轻量化具有重要的意义。该款机器人的龙骨结构存在一定的设计裕量,该龙骨结构虽然保证了轨道机器人的强度,但是同时增加了轨道机器人的整体质量。为降低机器人质量,同时保证轨道机器人的强度,对龙骨结构进行轻量化设计。与初始设计的模型相比,在保证该结构最大形变量不变的基础上,对最大等效应力和龙骨结构进行优化,龙骨结构质量减轻28.15%,最大等效应力降低0.15 MPa,龙骨结构强度提高了4.6%,实现了龙骨结构的轻量化设计。

针对试验机机头改装过渡段结构的可优化空间,讨论了基于设计敏度和近似模型的结构优化流程。在保证过渡段各零件拓扑结构的基础上,将上述优化方法应用于过渡段主承力结构的尺寸优化中,在不降低结构强度、关键位置位移、稳定性、固有频率等关键指标上,使结构质量降低了19.76%,表明该优化方法切实可行,是进行后续试验机改装结构精细化设计的有效途径。

层级材料具有优异的力学性能和吸能特性。提出一种面内分形的形内自相似六边形蜂窝结构,运用应变能密度优化方法,对三维形内自相似六边形蜂窝结构进行尺寸优化,分别得到应变能密度最大和应变能密度最小的优化结构,并与未经优化的形内自相似蜂窝结构及典型的圆形蜂窝结构进行吸能特性比较。结果表明:应变能密度最大的自相似蜂窝结构比应变能密度最小的结构吸能特性强,但整体刚性相比较弱,应变能密度最小的形内自相似蜂窝结构抗冲击刚性较强;两种应变能密度不同的形内自相似六边形蜂窝结构都具有较强的吸能特性,其比吸能比未经优化的形内自相似蜂窝结构和典型圆形蜂窝较好。结构的自相似分形方式和应变能密度优化能够很好改善蜂窝结构的耐撞性和吸能特性,同时实现结构轻量化。

针对目前钢制管道壁面检测工作主要依靠人工手持探伤设备进行检测的情况,设计四轮驱动磁粉探伤爬壁机器人。对机器人的两种危险状况进行静力学分析,得出永磁轮最小吸附力为250 N。建立永磁轮尺寸优化模型并将它导入有限元分析软件Ansoft Maxwell,优化得到永磁轮轭铁厚度为6 mm、半径为20 mm。对永磁轮进行磁场分析并研究轭铁厚度与半径变化对吸附力的影响;组装机器人样机进行实验。结果表明:所设计的机器人能够沿壁面稳定行走与转向,验证了机器人设计的合理性。

双向协调加载连接装置是地铁门系统综合检测台架上的重要构件,其强度与刚度十分关键。运用H yper M esh软件对装置模型进行了静力分析。根据分析结果进行尺寸和拓扑两级优化,第一级采用尺寸优化;第二级在第一级的基础上进行拓扑优化,并对优化后的模型与原模型进行了性能参数对比研究,结果表明：优化后结构不仅满足刚度和强度要求,而且使材料质量减少约49.9%,达到了结构优化设计的目的。

以某大型拖曳水池抛载拖车悬梁为研究对象,摒弃传统经验设计方法,基于拓扑优化进行悬梁结构设计,得出悬梁初步结构,根据型材和板材规格进行单尺寸及组合尺寸优化,得出最优悬梁结构,详细阐述了从概念阶段到最终产品的实现过程,旨在为相似平台结构设计及流程提供指导参考。

建立了某货车车架简化模型,分别在满载弯曲、 满载扭转、 紧急制动三种工况下,对车架施加相应的边界约束和载荷约束, 进行了静力响应分析, 获得了其应力应变图; 同时计算了其在自由状态下的振动特性, 获得了前6阶固有频率. 根据静力分析获得的结果, 找出车架结构中的薄弱部位, 在此基础上选取2纵梁和8横梁的厚度尺寸作为设计变量, 约束其重量不超过970 kg,以车架整体加权柔度最小为目标在Optistruct中进行尺寸优化,以保证其具有足够的刚度.