针对不压井作业机液压卡瓦存在的大负载下局部失效的问题,采用试验与仿真相结合的方法对卡瓦的开槽宽度、开槽位置和齿顶宽度3个结构参数进行了研究,提出了将有限元分析法、正交试验法、线性加权法和Matlabs优化工具箱相结合的液压卡瓦结构优化设计方法。研究结果表明液压卡瓦的薄弱部位为卡瓦齿,卡瓦齿在周向和轴向存在应力分布不均的问题;卡瓦齿周向的Mises应力基本呈现左右对称的趋势,卡瓦齿轴向的Mises应力呈现上下较大、中间较小的马鞍形;优化设计的卡瓦牙板开槽宽度为5 mm、齿顶宽为0.23 mm、开槽平面与左右端面角为21.67°。研究结果对液压卡瓦应力分布的改善以及夹持能力的提高有重要意义。

为满足池边检查主工作平台轻量化设计的要求,采用多目标拓扑优化理论,对池边检查主工作平台进行结构优化设计。首先,运用线性加权法,将结构柔度最小和固有频率最大的多目标拓扑优化模型转化为单目标拓扑优化模型;然后,使用HyperWorks的OptiStruct模块进行粗拓扑优化设计;进一步,在粗拓扑优化的基础进行精细拓扑优化设计;最后,对优化前后主工作平台的动静态特性进行评价分析。优化结果表明,在保持主工作平台动静态特性基本稳定的情况下,主工作平台重量减小了4.9%。

采用FLUENT软件对防爆柴油机平板式排气阻火器进行数值模拟，分析阻火器的扩张腔直径、平板间隙对淬熄距离和压力损失的影响。利用回归分析法对模拟结果进行分析，得到了优化目标的回归模型，采用线性加权法合并两个回归模型，得到多目标函数，在一定约束条件下，对多目标函数进行最优求解。最终得到阻火器扩张腔直径为入口直径的（2．5－3）倍最为合理；设计平板式阻火器式可取较小的平板间隙满足淬熄火星，增大扩张腔直径来改善压力损失。

为满足精密定位和微纳制造领域对全柔性并联机构构型设计的需求,基于三平移并联机构原型,采用多目标拓扑优化理论,得到了一种结构配置较佳的新型全柔性并联机构。首先,基于单目标的柔度优化模型和固有频率优化模型,运用线性加权法建立了机构的多目标拓扑优化模型。然后,基于HyperWorks/OptiStruct软件和优化准则算法对机构进行拓扑优化设计,得到了拓扑优化后的新型全柔性并联机构。最后,通过HyperMesh软件对拓扑优化前后的机构进行静力学分析和模态分析,从而验证了多目标拓扑优化设计的有效性。