基于多工况拓扑优化的低速永磁悬浮列车构架轻量化设计

通过Simpack动力学仿真软件进行动力学仿真获取某低速永磁悬浮转向架构架各个加载位置的载荷历程,并对这些载荷历程进行处理,挑选出每个工况下每个加载位置时域载荷历程中的最大值,组成极端载荷工况,得到8个工况载荷。随后在ABAQUS有限元分析软件中以这8个工况为加载条件,采用多工况拓扑优化的方法对某低速永磁悬浮转向架的初始构架进行优化,并根据优化结果对该构架进行重构,得到优化后的重构模型,重构模型较初始模型重量下降约12%。最后对优化前后的构架进行静力学分析,分析结果显示,优化后模型的局部优化区域最大应力范围有所降低,多工况拓扑优化能够在实现构架轻量化的同时保证结构的强度。

基于工况风险评估的叉车门架多工况拓扑优化

以某3T型内燃叉车的标准门架为例,实现了典型工况下门架系统的整体非线性有限元分析;基于工况数据(工作时长、结构应力及形变位移),提出了工况风险评估方法及工况风险指标(RI)的概念;依据工况风险指标,提出了一种分配多工况拓扑优化权重系数的方法;采用折中规划法,以多工况下门架加权柔度最小为目标函数对门架结构进行拓扑优化;根据优化结果对门架结构进行改进设计,并进行了有限元分析。研究结果表明:风险评估法较传统平均分配法能得到更优的目标值;与原门架结构相比,新门架结构在3种典型工况下的最大应力分别减小10.05%、10.25%和1.58%,最大位移分别减小13.17%、12.93%和8.28%,质量减小7 kg。

基于折衷规划的客车电池箱结构多工况拓扑优化

以某型纯电动客车电池箱箱体组件为研究对象,利用UG和HyperMesh进行箱体组件有限元模型的建立.基于带权重的折衷规划法,建立多工况拓扑优化数学模型,确定箱体组件优化设计空间,利用OptiStruct完成箱体组件的拓扑优化设计;基于优化设计结果,对箱体组件进行可制造化处理及二次设计,并对其进行随机振动仿真分析.结果显示,优化后的箱体结构满足设计要求.依据GB/T 31467.3-2015国标振动测试方法,对优化后电池箱样箱进行了振动试验,试验结果满足振动测试要求.这种基于折衷规划的结构多工况拓扑优化设计方法,不仅在保证结构性能的基础上减轻了电池箱质量,而且缩短了其研发周期以快速响应市场需求.

基于拓扑的新能源商用车身轻量化设计

当前低碳背景下的新能源重卡竞争格局和行业政策对重卡车身提出轻量化要求。以某驾驶室平台为基础,结合“材料应用驱动轻量化,综合成本及重量”的轻量化策略,通过CAE驱动下的基础车传力路径、灵敏度分析等多工况拓扑引导,进行轻质合金、高强钢应用的多材料车身工程设计,同时对设计数模进行有限元分析,结果表明工程方案的结构性能和碰撞安全达成设计目标。

车架结构二次拓扑优化设计与性能分析

针对重型车底盘车架的设计问题,提出一种基于多工况和二次局部优化的整体拓扑优化方法.根据商用车底盘实际尺寸,建立其结构拓扑优化模型.基于7种典型行驶工况得到初始拓扑结构,再根据不同工况对其局部二次拓扑优化得到最终车架优化结构,最后对其进行有限元仿真对比分析.结果表明:新车架结构质量减轻约30 kg,其刚度、强度及模态性能与原车架相比均有一定程度的改善,验证了所提出的二次拓扑优化方法的有效性.

基于免组装有限元的悬架控制臂拓扑优化

为了提高拓扑优化在实际工程应用中的速度,将一种基于拓扑灵敏度的拓扑优化算法与免组装有限元法结合,对汽车悬架控制臂进行多工况拓扑优化.该方法使用一致的体素单元划分网格,用压缩共轭梯度法(DCG)加速有限元的求解,得到结构的应力和应变场,从而获得拓扑灵敏度场,用来控制结构拓扑变化.通过添加多工况优化以及加工约束功能,使该方法更符合工程应用的要求.通过对比,该方法和商用软件能够获得性能接近、形状相似的优化结构,而整个优化过程的速度有显著提高.

大功率压裂车副车架结构优化设计

面对出现频率越来越高的复杂地层和5000米以上的超深井作业环境,研制搭载大功率压裂设备的压裂车已成为重要发展趋势。本文运用结构优化软件Hyper Works的Optistruct模块,基于SIMP变密度法对压裂车副车架进行拓扑优化设计。在单工况单目标的拓扑优化结果下,建立基于折衷规划法的多目标多工况拓扑优化数学模型,得到压裂车副车架在多种静态工况的柔度最小化以及低阶动态最大化进行加权之后的拓扑优化结果,再根据材料分布云图重构压裂车副车架模型。成果可用于改进压裂车副车架结构以提高其承载能力,缩短研发时间、降低成本。

履带车辆车架的优化设计

建立了履带车辆车架的有限元模型并进行了多工况静力学分析,针对履带车辆车架应力分布不均匀现象,以各工况载荷下对应的柔度最小作为目标函数,体积和应力作为约束条件进行拓扑优化,得到了合理的车架拓扑结构。为进一步优化梁结构截面参数,以质量最小为目标函数,结构应力为约束条件,对车架进行尺寸优化设计,得到了满足强度要求的车架结构,并取得了良好的轻量化效果。该优化方法同样适合其他模型,对车架结构的改进方式具有指导意义。