基于变密度法的双向载荷横梁拓扑优化设计

简介

屋顶排水槽板折弯机的横梁在折弯过程中承受双向载荷作用，横梁的刚性和抗振性是影响折弯机整机精度和稳定性的重要因素。首先对横梁承栽情况进行受力分析，然后建立基于变密度法的拓扑优化数学模型，增加双向载荷约束条件，采用通用性较强的优化准则法，通过卷积算子建立滤波器修改元素灵敏度以提高网格独立性，解决棋盘格和网络依赖性问题，编制相应MATIJAB优化程序进行结构拓扑优化，利用优化后的截面形状绘制三维模型，引入到ANAYS软件对拓扑结构优化结果进行静动态分析以验证优化结果，并通过LMS振动测试仪和分析系统对横梁进行模态测试试验，验证了优化与仿真的有效性和准确性，最终设计成果应用于屋顶排水槽板折弯机横梁设计，取得了很好的工程应用效果，为相似结构件优化设计提供了有益的借鉴与参考。