基于Altair Inspire的四旋翼无人机机身部件轻量化设计方法

无人机的续航能力是其性能优劣的一个重要指标,而影响续航的最主要因素是机身的质量,为了减轻无人机机身部件质量,利用Altair Inspire轻量化设计软件,对一种四旋翼无人机机身部件进行拓扑优化,几何重构、强度校核、并自动拟合重构得到优化模型,优化后的该模型仍存在一些缺陷,最后通过手动拟合重构得到进一步优化,达到在强度、最大位移和最小安全系数满足条件的情况下,尽可能减轻模型的质量,以达到轻量化的设计目的。结果表明,在满足强度、最大位移和最小安全系数要求的条件下,实现了71.8%的减重,有效减轻了质量,提高了无人机的续航能力,为无人机的轻量化设计提供了一种可行的方法。

基于Altair Inspire的假肢膝关节零件轻量化设计

假肢膝关节是义肢的重要承压部件,其材料的选型及轻量化设计对残障人群是至关重要的。由于假肢关节结构较复杂,其加工常采用增材制造的加工方法。运用Altair Inspire软件对某下肢假肢膝盖关节的前连杆进行模型优化,对初始模型进行了有限元分析与轻量化设计,并对无形状控制下与双向拔模加镜像对称控制下的2种形状控制的优化结果进行对比,结果显示:在双向拔模加镜像对称的形状控制下为较优解,其质量较原模型减少约75%,最小安全系数为2.0,满足预期轻量化设计的要求,同时,该增材制造的优化模型对于后期零件加工与制造更为便利,为相似零部件结构优化与制造提供可行的参考方案。

基于Inspire的FSCC赛车悬架立柱优化设计及CAE分析

零件轻量化是机械制造领域的重要研究方向。以中国大学生方程式汽车大赛BTR-X的悬架立柱作为例,在分析其实际受力情况的基础上,利用Altair inspire form软件以最大化刚度为目标对其进行了减重设计和拓扑结构优化。得到了带刹入弯工况条件下两种不同设计方案的应力、应变值及安全系数,并对比了其优缺点。结果表明,在最佳优化方案中,BTR-X悬架立柱最大有效应力为557.4 MPa,减重18.4%,提升了车辆的操稳性,实现了其轻量化的目标,对进一步提升FSCC赛车的性能有一定的参考价值。最后,通过选择性激光烧结成功实现了优化悬架立柱结构的3D打印成型,为FSCC赛车的轻量化设计及加工提供了新思路。

基于Inspire软件的散热器支架轻量化拓扑优化设计

本文采用Altair Inspire软件对散热器支架进行了结构分析和拓扑优化,以提高支架的强度、刚度,同时降低支架的重量和成本。首先,根据散热器支架的几何形状、材料属性、载荷条件和约束条件,建立了有限元模型,并进行了线性静力学分析,得到了支架的应力、位移和安全系数分布。然后,利用Altair Inspire的拓扑优化功能,在满足强度、刚度和制造工艺约束的前提下,对支架进行了形貌优化,得到了更加轻量化新型支架模型。最后,对比分析了优化前后的支架模型及其结构性能指标,评价了优化效果。结果表明,Altair Inspire的拓扑优化方法,可以有效地改善散热器支架的结构性能,减少了71.48%的质量。

基于SIMP变密度法的工业机器人大臂拓扑优化设计

以某工业机器人机械大臂为研究对象,基于SIMP变密度法的拓扑优化数学模型思想,先使用ADAMS软件获得机器人大臂在最劣工况下的载荷情况,然后通过Altair Inspire软件,设置机器人大臂最劣工况载荷,对原始模型进行有限元分析,并以最大化刚度为优化目标,完成了机器人大臂的拓扑优化设计。通过对机器人大臂各种优化方案的对比,结果表明,在满足机器人大臂载荷、空间要求和刚度要求的前提下,减重率达26.28%,达到了机器人大臂轻量化设计的目的,并为相关结构件轻量化设计提供了参考。

面向增材制造技术的减震器支撑构件拓扑优化

文章采用三维扫描技术对减震器原支撑构件的数据进行采集,再通过逆向建模方法得到原支撑构件的三维模型,然后将三维模型导入Altair Inspire软件进行后续有限元分析和拓扑优化,建立减震器关键支撑构件优化模型,对原模型进行了轻量化研究。结果显示:轻量化设计减少了冗余材料,满足了强度与轻量化设计要求。最后根据增材制造技术中的3D打印方法将优化后的支撑构件打印出来,并经具体安装试验验证了拓扑优化方法的合理性和可行性。

一种针对传统汽车门环焊接方法的改进研究

汽车承受的正面冲击载荷一般用梁或者地板通道来解决,可是,发生小偏置碰撞的结果表明,要加强门洞区域设计,使其达到要求。前门环的位置刚好是在前排乘客的生存位置,在汽车发生碰撞事故时,门环变形,需要专业设备进行拆除。改进的方案采用激光拼焊,通过Altair Inspire软件的仿真分析可知,与传统工艺相比较,新工艺使得产品减重效果明显,整车的刚度有所提升,在发生碰撞事故后更能成功打开驾驶室门。

摩托车连接件的轻量化设计与3D打印制造

轻量化设计和3D打印是近年来快速发展的热门技术,为了研究摩托车连接件轻量化的问题,利用Altair Inspire轻量化设计软件,分别选择“最大刚度”、“增加至最大频率”、“最小质量”为设计目标对摩托车连接件进行轻量化设计,结果表明:以最大刚度为设计目标可以获得较好的摩托车轻量化连接件,其质量相对于优化前减少181.34 g,有效减重70.15%,材料减重明显;最小安全系数提升0.2,优于优化前的最小安全系数;最大形变位移增加0.3495 mm,达到0.4983 mm,满足在实际情况下的总体设计要求,即最大变形位移小于1.2 mm,达到了摩托车连接件轻量化设计的目的。再通过3D打印技术制造出轻量化后的摩托车连接件。