船舶坐墩墩木布局及尺寸优化设计

本文建立了船舶坐墩墩木布局及尺寸优化设计的数学模型,用分级优化方法来求解,其中,外层采用遗传算法确定墩木最佳位置,内层采用序列二次规划方法确定墩木最佳尺寸。讨论了尾部墩木可布置数目、随船下水架刚性和墩木最大容许厚度对优化结果的影响。计算结果表明,增加船体尾部墩木的数目可节省墩木材料;将墩木搁置在适当“软”的基础上,对节省墩木材料和保证船体结构均匀受力有利;增大墩木最大容许厚度可节省墩木材料,但对船体结构均匀受力不利。

弦支穹顶结构尺寸优化设计的研究

以结构重量为目标函数,考虑构件稳定应力约束、强度应力约束、长细比约束和结构位移约束,对弦支穹顶结构进行了尺寸优化设计研究。为有效引入位移约束,采用位移关于构件截面积梯度分量权重来增加构件截面积。为提高设计变量的搜索效率,对钢管、钢索和钢拉杆规格库进行了优化排序处理,显著提高了优化搜索速度。采用优化设计方法,对深圳大运会篮球馆屋盖弦支穹顶结构进行了尺寸优化设计研究。研究结果表明,在构件稳定应力、强度应力、长细比和结构刚度(位移约束)等约束满足设计要求前提下,结构用钢量显著减少。优化设计方法搜索速度很快,应用简单,可用于大型弦支穹顶结构设计中。

预应力索-桁架索力和尺寸优化设计

就设计变量包括索力值的预应力索-桁架截面尺寸优化设计问题,考虑了荷载两阶段的约束条件,建立了相应的数学模型,提出了新的求解方法。算例表明该方法是有效的。

基于等效热传导的金属热防护结构尺寸优化设计

基于金属热防护结构的等效热传导理论,采用有限元分析软件建立了等效模型,运用热传导分析求解器开展瞬态热传导分析。结果表明:建立的等效热传导模型可以准确地模拟金属蜂窝的温度场分布情况,相差不超过2.0%。采用等效模拟方法,对金属热防护结构的几何尺寸,包括上下壁板厚度、蜂窝芯壁厚、蜂窝芯高度以及蜂窝内切圆直径等设计变量开展尺寸优化设计,获得了满足温度等约束条件的最优解。优化后金属热防护结构重量下降了40%,减重效果明显。

基于OptiStruct的塔式起重机尺寸优化设计

塔式起重机结构庞大,工作环境恶劣,承受外载荷复杂。为保证其工作安全性的同时尽可能地减轻自重,提高经济效益,采用有限元法利用OptiStruct尺寸优化理论,以塔式起重机的梁截面参数和箱体位置壳单元的厚度为设计变量,强度和刚度为约束条件,质量最小为设计目标对其进行静力学计算及优化设计,优化后的塔式起重机模型总质量减小了11.49%,且经验证计算后其静强度依然满足安全要求。

轿车前副车架尺寸优化设计

运用Optistruct在制动工况下对前副车架进行强度分析、模态分析以及尺寸优化,对优化后的副车架结构进行强度和模态分析验证,均符合设计要求,且优化后前副车架总质量减轻12.6%,实现了前副车架的轻量化。

四连杆机构的逆向动画尺寸优化设计法

介绍了如何从四连杆机构的运动轨迹出发，利用ＣＡＤ动画技术，逆向推导确定四连杆机构的部分结构尺寸，实现四连杆机构尺寸优化设计。

基于ANSYS的动力总成悬置系统的尺寸优化设计

利用A N SY S软件对某载货汽车动力总成悬置系统的结构进行了尺寸优化设计。通过建立优化数学模型,选择算法参数,得到了满足三向刚度要求的橡胶悬置的几何参数。

某型无人机复合材料机翼结构尺寸优化设计

本文对无人机复合材料后掠机翼结构进行尺寸优化设计。该机翼采用双闭室矩形梁式布局。采用商用分析软件,优化各分区T800碳纤维编织布预浸料45°与0°铺层的厚度与翼肋宽度。优化模型选取机翼结构的强度与刚度作为约束条件,结构重量最小作为优化目标。选用蔡-吴准则作为复合材料失效判定准则。优化结果符合机翼主要零件的传力特点,满足复合材料机翼的设计要求。

基于ANSYS的数控机床主轴尺寸优化设计

根据数控重型机床主轴的结构特性,利用ANSYS Workbench有限元分析法对机床主轴部件关键尺寸进行量化设计。首先利用Solid Edge软件建立有限元模型,导入ANSYS Workbench进行主轴静态分析,研究影响主轴部件的关键性因素及薄弱环节。

汽车起重机车架强度校核及尺寸优化

车架是汽车起重机的重要组成部分,其承载能力对起重机的工作性能有着比较大的影响。以60 t某型汽车起重机结构中车架作为研究对象,将车架的参数模型导入Hypermesh软件中对其进行有限元分析。车架模型整体使用四节点网格进行划分,并对其进行静力学计算,计算其在危险工况下所产生的von Mises应力、变形。对不符合强度、刚度要求的车架初始模型进行结构改进,使其满足要求。最后使用OptiStruct软件对车架模型进行尺寸优化,以车架部分壳单元板厚为设计变量,车架刚度、强度为约束条件,车架最小质量为目标。优化后的车架质量减少了0.599 t,减重率为6.0%。

基于OptiStruct的平板式半挂车车架轻量化优化设计

以某款平板式半挂车作为研究对象,对其车架结构进行轻量化优化设计。使用SolidWorks建立车架的三维模型,并通过OptiStruct软件对其进行模态分析和频率响应分析。根据动态特性分析得到的结果,对平板式半挂车车架进行尺寸优化设计。结果表明:优化后的平板式半挂车车架的质量相比之前降低了101.36 kg,减重比为10.14%,通过对车架优化前后的固有频率进行对比分析,发现该优化结果满足车架结构以及载荷的要求,较好地完成了车架轻量化优化设计的目标。

位移约束桁架尺寸优化设计的改进齿形法

该文提出一种改进齿形法应用于具有应力与位移约束的桁架尺寸优化问题。对于应力约束所需的杆件截面积由杆件各工况荷载下的最大内力来确定。对于位移约束所需的杆件截面积,按当前迭代位移比最大的位移约束、采用桁架满位移设计准则确定。分别计算应力约束和位移约束的杆件截面积比,取二者较大者并施加松弛系数作为准则步时杆件截面积更新的参数。对三杆及十杆平面桁架的算例进行了优化设计研究,结果表明该文提出的方法稳定性好、收敛速度快、优化效果好、应用简单。

基于ANSYS Workbench的钢管气密性检测设备行走机构支架的优化设计

以钢管气密性检测设备行走机构的支架为研究对象,以ANSYS Workbench中的Response Surface Optimization为优化工具,通过灵敏度分析和相关响应面的分析,分别确定了各设计变量对优化目标的影响程度和设计变量同优化目标之间的回归关系,最后采用多目标遗传算法对支架结构尺寸进行了优化设计,优化后的尺寸不仅满足强度和最大变形的要求,同时减轻了支架整体的重量,达到了对支架轻量化设计的目标,降低了生产成本。

基于响应面分析法的粮食搬运RGV抓手优化设计

取货抓手是粮食搬运RGV完成存取货任务的重要组成部件,由于承载较重,抓手极易发生疲劳和变形。传统的设计方法主要靠实际经验确定抓手的关键尺寸,设计周期长、可靠性低。基于ANSYS软件并采用响应面分析法对抓手进行尺寸优化设计,以抓手的关键尺寸为设计变量,以降低最大等效应力、减小整体变形为优化目标,分析尺寸参数与优化参数之间的响应面曲线后得到最佳设计方案,使抓手在满足强度、刚度要求的同时结构更加合理,显著提高了粮食搬运RGV的工作可靠性,降低了运维成本。

抗滑桩截面经济优化设计探讨

以三峡库区兴山县二里半滑坡为例,分析了抗滑桩截面尺寸与抗滑桩各内力之间的关系,论述了截面尺寸与混凝土及锁口护壁费用、钢筋费用及单抗滑桩工程总费用之间的相互关系,提出了最优截面尺寸的概念。在此基础上考虑抗滑桩的结构要求,提出了确定合理的截面尺寸的方法:若最优截面宽度满足构造要求,则选取该截面作为设计截面;否则选取构造宽度下使工程造价最小的高度作为设计截面高度。

基于高强钢的平板运输车载物平台轻量化优化设计

根据平板运输车载物平台的结构,采取材料替换和尺寸优化设计方法相结合的方案,对平板运输车载物平台进行轻量化设计。以某型平板运输车载物平台为研究对象进行参数化建模,利用Hyper Works软件对高强钢BS700MCK2替换Q345材料后的载物平台进行有限元分析;然后在满足材料基本性能的前提下通过尺寸优化方法在Optistruct软件中对载物平台进行优化设计;最后利用轻量化系数评价方法对优化前后的高强钢载物平台进行评价。研究结果表明:优化后的平板运输车载物平台减重42.1%,尺寸优化后的轻量化系数由1.12优化为1.05,并通过对新结构进行强度校核,验证了该设计方案的可行性。

多工况条件下滚针轴承的改进粒子群优化方法

为了获得在复杂工况下滚针轴承的最优尺寸参数,提出了一种利用改进粒子群算法优化滚针轴承尺寸参数的方法.在考虑了污染、载荷、润滑、转速、游隙、倾斜、滚针修形等工况的前提下,建立了以滚针轴承额定修正寿命为目标函数的有约束优化模型;采用随机权重策略改进惯性权重值,以反余弦策略来调整学习因子大小,用保证粒子合法性的方法求解约束的问题,从而实现了多工况下滚针轴承非线性优化设计;最后通过对优化结果进行对比分析,验证了该方法是一种有效的轴承设计方法.

角向尺寸定位误差数学建模分析与优化

研究角向尺寸定位的优化设计方案及优化建模分析的步骤,通过一般尺寸定位设计与优化尺寸定位设计进行的一个比较,更能体现出优化设计方案符合工件加工,并且能提高工件加工效率,维持加工精度等.

LNG软管U型波纹内衬层低温环境下拉伸性能分析与优化设计

金属波纹管作为FLNG低温柔性管道的内衬结构层,直接决定着低温管道的整体力学性能与安全性能,且在实际应用中直接与超低温(-163℃)的液化天然气接触。论文基于力-热耦合方法研究了在超低温环境下U型金属波纹管的拉伸性能,探究了波高、波距和壁厚等结构参数对其拉伸性能的影响,分析了各参数影响的敏感性。结合低温柔性管道的实际应用与生产工艺的需求,以U型波纹管的拉伸刚度最大化为优化目标,考虑了波纹管弯曲刚度、材料成本和实际工艺等多个约束条件,基于多岛遗传算法进行U型波纹管拉伸性能优化设计,并通过有限元模型验证了该优化设计方法的适用性。