为增强链轮结构的静态刚度及有效抑制外界激励的影响,将多目标理论并结合拓扑优化理论引入到链轮结构的设计。依据链轮的真实工况,分别对其进行静态刚度和动态固有频率最大化的优化设计。基于折衷规划法定义静态刚度和动态固有频率的多目标函数,并以体积分数为约束条件构建链轮结构的SIMP拓扑优化模型,基于OptiStruct的优化准则算法进行多目标优化求解。运用伴随变量法求解多目标函数相对设计变量的灵敏度,为结构整体性能改善及优化提供准确的梯度信息。最后,以链轮多目标优化结果为参考,基于SolidWorks进行二次设计,并对其进行静力学和模态分析用以验证优化前后结果的正确性。该方法对考虑多个目标的工程结构优化设计具有实际意义。

为改善刹车制动系统的动态特性。依据动力学原理推导盘式刹车片的固有频率解析式,运用OptiStruct对不同材料属性的盘式刹车片进行模态分析并验证理论解析的正确性,确定制动系统中最佳的材料。基于HyperMorph对盘式制动盘进行预变形定义并作为形状优化的设计变量,通过OptiStruct优化求解器计算盘式制动盘的最佳结构形状和设计变量灵敏度。它大大提高了盘式制动盘的低阶固有频率且灵敏度分析可给出优化过程中对优化结果影响最大的设计变量并进行针对性的改进。该方法对提高刹车制动系统的性能、降低制动噪音和减小振动有着非常重要的意义。