作者:王鲁斌; 何府林 期刊:《汽车实用技术》 2020年第02期
用变密度法建立结构拓扑优化的数学模型,利用有限元分析软件Hyperworks中的Optistruct模块对某车型汽车排气管吊耳支架进行拓扑优化设计,并对优化后的结构进行强度分析和台架试验。试验结果表明,优化后的结构强度要优于优化前的结构强度。应用此方法可大大缩短汽车钣金类零件的设计周期,减少生产成本。
作者:王曦; 赵重年; 王文强 期刊:《装备制造技术》 2019年第09期
拓扑优化已成为工程中常用的优化设计方法,基于变密度法的拓扑优化方法也已经在许多商业有限元软件中得到实现。研究了通过COMSOL软件平台实现的拓扑优化流程,并讨论了几种重要参数对优化结果的影响。利用COMSOL平台和MATLAB无缝对接的优势,对拓扑优化进行了联合开发,实现了对一般结构基于应变能最小为目标函数、体积为约束函数的拓扑优化通用程序,简化了优化流程,缩短了设计周期。
作者:朱远; 张业成; 罗生梅 期刊:《计算机仿真》 2019年第09期
对机床主要零部件的轻量化设计不仅能节约制造成本、减少能源的消耗,而且能保证或提升其机械性能,稳定加工精度。以某型号加工中心立柱结构为研究对象,采用变密度法的拓扑优化方法,创建两种不同数学模型方案对立柱进行轻量化设计。整体考虑立柱的结构特征,在外轮廓拓扑优化模型基础上,利用二维壳单元对筋板布局进行拓扑优化。最终优化模型的有限元分析结果显示,立柱结构一阶模态频率提升了10.7%,质量降低了13.1%。轻量化设计结果表...
作者:孙奕; 李福; 杨建峰; 钱崇森 期刊:《光子学报》 2018年第07期
根据传统同轴反射式次镜支撑结构特点,建立了以传统次镜支撑结构外包络为基础的次镜支撑待优化模型,并采用变密度拓扑优化方法对该模型进行优化设计.根据拓扑优化结果设计了遮拦比为0.085的同轴反射式次镜支撑结构.有限元仿真结果表明:在结构遮拦比、质量相同的情况下,优化后同轴反射式次镜支撑结构的结构基频和结构刚度相较于传统三翼和四翼结构均有显著提高.加工了优化后的次镜支撑结构,并进行了随机振动试验.试验结果表明:优...
作者:徐晓; 王二冬; 夏琴香; 姚小春 期刊:《机械设计与制造》 2018年第04期
针对多工位级进模模具,提出了一种基于变密度法的级进模模具结构拓扑优化方法。先通过板材冲压成形有限元数值模拟得到变形板料对模具的作用力,利用自主开发的载荷映射工具构建级进模模具结构分析的力边界条件;再通过模具结构分析,明确模具结构优化的空间;最后结合拓扑优化算法对模具结构进行了优化设计。以某汽车连接器件级进模模具为例对该方法加以验证,与按传统方法设计的模具相比,优化重构后的模具在重量保持不变的情况下最大...
作者:陈敏超; 赵阳; 谢亿民 期刊:《土木工程学报》 2019年第02期
在简要介绍连续体结构拓扑优化的数学描述和数值算法的基础上,建立一空间结构节点模型,利用优化软件OptiStruct对节点进行单工况和多工况下的拓扑优化设计。详细讨论了棋盘格控制、SIMP法密度插值惩罚系数等参数设置以及对称约束、成员尺寸约束等工艺制造约束对优化结果的影响。经多次尝试比较得到受力合理、外观简洁且具有设计美感的优化节点模型,并利用熔融沉积制造技术完成采用聚乳酸材料的节点打印。文中进一步讨论了实际工程...
作者:张光亚; 龚云云; 程一明; 程浦 期刊:《汽车工程学报》 2018年第06期
采用基于变密度法(Solid Isotropic Microstructures with Penalization,SIMP)的拓扑优化法对某车后座座椅骨架进行轻量化设计。考虑在安全固定点工况下的座椅强度与刚度性能,建立了座椅和白车身的有限元模型,并通过试验验证了模型的合理性。将该有限元模型转化为基于SIMP的体积约束下柔度最小化模型,通过OptiStruct软件进行拓扑优化,并考虑了高强度材料的应用,最终使座椅总质量降低了2.585 kg,得到一种符合强度、刚度和轻量化要...
作者:李家春; 张雷; 张宾宾; 田莉; 周茂茜 期刊:《现代制造工程》 2019年第01期
面对空气污染及温室效应的威胁,绿色能源的开发与高效使用至关重要。设计开发了一种新型智能太阳能供电设备,通过太阳能板上感光元件的巧妙布置,设计一种随动性自动检测系统,实现对太阳光线方位的测量,使其能够自动追踪太阳光线的位置,使太阳光线直射太阳能板面,实现追踪测量、驱动以及高效采集光能的一体化设计。结合设备的特点设计新式底部旋转结构,设计其节能型控制方法,对设备进行受风分析,并以此为依据采用变密度法对其侧支撑...
作者:邵帅; 闫鹏程; 孙江生; 张连武 期刊: 2017年第05期
为满足自行火炮炮塔拆装台架结构高刚强度和轻量化需求,以托盘质量最小为优化目标,以最大许用位移、许用应力为约束条件,以单元密度为设计变量,对托盘进行拓扑优化和重新设计。结果表明:优化后的托盘质量由1 421 kg减小为1 032 kg,减轻了27.4%,结构刚强度有较大幅度提高,验证了依据变密度法对托盘进行拓扑优化设计的有效性。
作者:曹楠楠; 王新华; 张钊 期刊:《农业装备与车辆工程》 2019年第08期
通过分析气动隔绝门壳体组件的应力与变形,在应力集中且过大位置利用ANSYS Workbench 的Shape Optimization 模块进行优化。根据其材料的相关属性与所受载荷,得出合理材料分布,对壳体组件进行优化,同时对门板进行拓扑优化以达到轻量化的目的。基于仿真结果优化空压机盖板结构,提出优化建议。
作者:郑翔; 龚俊杰; 方开荣; 高建和; 顾乡 期刊:《石油矿场机械》 2005年第03期
传统设计的CYJ8-3-37HF型抽油机驴头在使用中出现裂纹.文章应用有限元分析软件ANSYS,采用变密度法建立拓扑优化模型,对抽油机驴头进行拓扑优化设计.优化了驴头结构,降低了应力峰值和生产成本,延长了使用寿命.
作者:邓扬晨; 张卫红; 刘晓欧; 章怡宁 期刊:《航空计算技术》 2004年第01期
为了探讨变密度法中伪密度的变化对材料刚度的影响,并建立两者之间的力学关系,本文采用有限元法研究这一问题.提出利用"实心"与"空心"两种八节点体单元来构建"微元体"模型,通过各种比例的"实心"和"空心"体单元的均匀组合,来模拟伪密度数值的变化过程.理论分析与推导表明:确定"微元体"的刚度时,本模型不仅与加载和约束形式无关,而且与"微元体"的形状亦无关.通过数值试验,可以给出这种模型的刚度与伪密度的离散数值关系;最后,利用幂...
作者:邱丽芳; 陈海翔; 吴友炜 期刊:《北京航空航天大学学报》 2018年第06期
采用基于三维连续体拓扑优化理论的变密度法,以柔性铰链柔度比最大为目标,建立了单轴柔性铰链的拓扑优化模型。首先,借助Opti Struct软件设计出一种具有全新三维拓扑结构的单轴柔性铰链;其次,结合卡氏第二定理和能量法对该新型柔性铰链的转动性能进行理论分析,推导出该新型柔性铰链的柔度矩阵,通过16组实例的理论计算和有限元仿真分析,得到其相对误差在6.35%以内,验证了该新型柔性铰链柔度矩阵理论公式的正确性;最后,分析了具有相...
作者:张日成; 赵炯; 吴青龙; 熊肖磊; 周奇才; 焦洪宇 期刊:《工程设计学报》 2018年第04期
将稳定性问题引入传统变密度法中,可实现包含稳定性约束的平面模型结构拓扑优化.以单元相对密度为设计变量,结构柔度最小为目标函数,结构体积和失稳载荷因子为约束条件建立优化问题数学模型,提出了一种考虑结构稳定性的变密度拓扑优化方法.通过分析结构柔度、体积、失稳载荷因子对设计变量的灵敏度,并基于拉格朗日乘子法和KuhnGTucker条件,推导了优化问题的迭代准则.同时,利用基于约束条件的泰勒展开式求解优化准则中的拉格朗日乘...
作者:赵海鸣; 蒋彬彬; 李密 期刊:《机械设计与研究》 2018年第04期
为了在底座初期设计时尽可能减轻其质量、降低静应力变形、提高其固有频率,首先基于变密度法,建立以底座质量为优化目标函数,静应力变形和固有频率为约束的拓扑优化数学模型,实现1次优化;然后基于响应曲面法,建立以底座质量、静应力最大变形量和1阶固有频率为目标函数与约束条件的多目标优化模型,实现2次优化。分析两次优化的有限元结果:相比于1次优化,2次优化后的底座质量减轻2.5%,静应力变形量降低16.2%,1阶固有频率提高6.0%。
作者:杨涛; 刘莹; 乔鑫 期刊:《汽车实用技术》 2019年第04期
为了探索一种满足结构要求同时尽可能的降低其重量的塑料尾门设计结构,文章基于变密度法,建立连续的尾门拓扑优化模型,填充内板与外板之间的腔体作为优化空间,根据是否将密封面作为优化对象,分别建立了全拓扑优化和局部拓扑优化两种方案,以结构设计区域体积最小为目标函数。针对模态,弯曲,扭转,中部刚度分别制定了优化目标,得到了载荷最优传递路径及它们之间的连接形式,结果表明该优化结构满足尾门设计要求,可为尾门下一步详细设计...
作者:宋丽平; 王聪兴; 赵德祥 期刊:《现代机械》 2019年第01期
以某多轴重载挂车为研究对象,推导了变密度法拓扑优化的求解过程,用ANSYS对重载挂车承载梁进行了结构拓扑优化。通过有限元计算结果与原设计结构相比较,确定为更合理的结构拓扑形状。研究表明了这种优化方法的实用性和优越性,为重型车在初始阶段的结构设计提供了理论依据。
作者:赵清海; 张洪信; 朱智富; 蒋荣超; 袁林 期刊:《汽车工程》 2018年第03期
本文中基于变密度法,建立了具有可靠性约束的连续体结构拓扑优化模型,以结构设计区域体积最小化为目标函数,对某一汽车的悬架控制臂进行带解耦格式的可靠性拓扑优化。首先,根据一次可靠度法中可靠性指标的几何意义寻求满足目标可靠性指标约束的设计点;然后,依据随机变量的灵敏度信息将随机变量修正为确定性变量;最后,将问题分解为可靠性分析和等价的确定性拓扑优化两个独立子问题,进行确定性可靠性拓扑优化,并以某一汽车的悬架控制...
作者:麻旭东; 留燚帆; 李立州 期刊:《科技与创新》 2017年第24期
结构材料的有效利用对航空器的设计有着极其重要的意义。在设计飞机结构时进行拓扑优化,可以在满足安全要求的前提下使飞机结构轻量化,极大地降低飞机的全寿命成本,提高其经济效益和性能。基于辣椒中空仿生结构,研究用拓扑优化方法减轻机身结构质量,提高机体结构性能的方法。利用Ansys软件,采用变密度法对机体模型进行拓扑优化,以结构的最小变形能为目标函数,以70%体积缩减量为约束条件,保留主要受力单元,剔除不受力和受力小的单元...
作者:过斌; 葛建立; 杨国来; 边海关 期刊:《兵器装备工程学报》 2013年第06期
以某实验炮支撑架为研究对象,采用HyperMesh软件建立了该支撑架的有限元模型,对其静态刚强度的计算结果表明该结构有优化余量;应用变密度法对支撑架进行结构拓扑优化,并对优化结构进行有限元分析;通过对比优化前后的计算结果可以看出经过优化设计的支撑架减轻了重量,材料分布更加合理,且刚度和强度均满足设计要求;模拟实验结果表明:优化设计的支撑架满足实验要求,对类似结构的优化设计具有一定的参考价值。