邮轮轻质防火围壁的形貌与螺栓布局协同优化设计方法

本文提出一种夹芯防火围壁形貌与螺栓布局协同优化设计方法,分别建立考虑重量目标、刚度约束、强度约束和屈曲约束的夹芯防火围壁形貌优化设计的数学列式和连接螺栓的拓扑优化设计的数学列式;以某邮轮上层建筑防火围壁设计为例,说明基于该方法的设计过程,包括起筋形貌优化中设计区域的选择、设计变量的确定、最终起筋参数的精细化设计以及基于最优夹芯防火围壁连接螺栓设计域的划分、可行性螺栓拓扑布局的提取和连接螺栓最终布局的方案设计等;最后通过全船相关载荷工况验证不同螺栓布局设计方案连接的夹芯防火围壁的力学性能,通过承载耐火试验验证指定夹芯防火围壁形貌和连接螺栓的可行性和有效性。研究表明:利用本方法优化设计的夹芯防火围壁不仅在全船相关载况下具有良好的承载性能,而且其形貌和连接螺栓在耐火试验过程中均保持了它的承载能力。该方法可为邮轮围壁优化设计提供一定参考。

车辆综合传动箱体螺栓布局设计的标准方法

以某车用传动箱体为研究对象,分析了传动箱的箱体、端盖等零件之间的连接螺栓布局设计,建立了螺栓布局优化流程,通过拓扑优化方法的材料密度获取螺栓的分布,不仅使螺栓的分布更加合理,且能满足密封、刚度、强度的设计要求,同时在一定程度上减轻了箱体的质量。研究结果表明,提出的布局优化流程能够满足螺栓布局设计的要求,为箱体螺栓的设计提供了一种标准方法。

基于萤火虫算法的螺栓连接结构布局优化

螺栓连接是工程结构的重要连接方式。优化螺栓连接结构的布局可以提高结构的力学性能。建立螺栓连接结构的有限元参数化模型,对连接板和螺栓进行有限元力学分析。运用萤火虫算法对螺栓布局进行优化设计,得到合理的螺栓排布尺寸,减小了孔周应力。当螺栓数量为4个时,与初始设计方案相比,优化后螺栓的分布更加合理,最大孔周应力明显下降。当螺栓数量为6个时,对三排和双排的初始设计方案进行优化,得到相同的双排最优螺栓布局。数值算例表明了萤火虫算法在螺栓连接结构布局优化中的有效性,研究结果可供机械设计参考。