某SUV车辆平顺性建模研究及其悬架参数优化

首先,利用多体动力学仿真软件ADAMS/View建立了某SUV车型的整车动力学模型。其次,开展了车辆平顺性实验,利用数据采集装置分别采集了车辆通过粗糙水泥路面及减速带时,车身沿纵向、横向及垂向的振动加速度信号,并通过车辆加速度振动响应验证了所建车辆模型的准确性。最后,基于ADAMS和isight的联合仿真技术,以提高车辆平顺性及稳定性为目标,采用多岛遗传算法对车辆前、后悬架刚度及阻尼进行多目标优化。优化后所得车辆悬架参数不仅能提高车辆平顺性,且有限改善了车辆行驶稳定性,较好解决了车辆行驶过程中平顺性及稳定性之间的矛盾。

基于Isight的可变角度主轴刀柄机构设计与优化

为实现基于三轴数控加工中心的四轴数控加工功能,文中提出了一种可变角度主轴刀柄机构,其具有低成本的多轴化数控功能升级技术优势。首先,完成可变角度主轴刀柄机构的结构设计,并建立该机构的运动学模型;其次,基于ADAMS∕View建立可变角度主轴刀柄机构的参数化模型,并通过Isight平台搭建多目标优化设计流程,以主动臂平均扭矩、主动臂转角及连杆总长度为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化设计。数值算例的结果表明:相较于原始方案,优化后主动臂平均扭矩减小了15.5%,连杆总长度减小了11.3%,且机构内各部件在运动中不发生结构干涉。因此,基于Isight平台对可变角度主轴刀柄机构进行多目标优化设计的方法是可行的,优化后的机构具有更加合理的尺寸参数,可最大限度地发挥可变角度主轴刀柄机构的动力性和经济性。

基于Isight的增程式电动汽车定点控制策略优化

基于专家经验和工程经验制定的传统规则能量管理策略并不能适应当前增程式汽车复杂的行驶工况,为了更加精确地控制增程式汽车,使其获得更好的燃油经济性,考虑到增程器中发动机定点控制策略的发动机工作点切换规则影响,采用Cruise建立整车模型、Isight对其参数进行优化的方式探究发动机工作点切换规则对油耗的影响,比较其百公里油耗。研究结果表明,优化后NEDC工况、WLTC工况、混合工况的百公里燃油消耗量分别降低了3.51%、7.3%、8.5%,为增程式汽车定点控制策略优化提供了一种新方法,并验证了其可行性。

基于多岛遗传算法的大流量离心泵水力性能优化研究

离心泵的效率和汽蚀性能是关系到离心泵能效和稳定性的关键指标,本文以Isight多学科优化平台为基础,将参数化建模、网格划分、数值计算、优化分析等水力设计流程有机结合,构建了离心泵自动优化设计平台。以效率指标和汽蚀余量为目标函数,采用多岛遗传算法对比转速为202m, m^(3)/s的大流量离心泵进行了多目标性能优化。结果表明:多岛遗传算法能够有效提升大流量离心泵水力性能,其主要表现为离心泵设计效率提高0.4%,小流量工况效率整体提高2%~3%,设计工况汽蚀余量降低3m。

基于Isight的二元进气道压缩楔射流控制参数优化

二元进气道常用于宽速域吸气式飞行器。宽速域飞行器的飞行速域较大,进气道要兼顾高低速条件下的飞行要求,这存在一定的困难。利用射流进行前体激波控制,在一定程度上可以改善流场,并提升进气道性能,但现有的射流激励方案仅是将激波推至唇口,不一定使得进气道达到最优性能或造成射流流量过多损失,因此射流控制参数的优化是一个重要问题。基于Isight软件搭建优化流程,采用Hooke-Jeeves优化方法,以射流角度、射流宽度以及射流位置作为优化变量,流量系数作为约束条件,总压恢复系数最大作为目标函数进行优化,探究了来流Mach数为6时不同射流参数对进气道性能的影响。结果表明,Hooke-Jeeves优化方法可以应用于进气道前体射流控制参数优化问题,优化后的进气道能够满足流量系数的要求,射流角度优化后的总压恢复系数相对于无射流方案提升18%,综合优化后的总压恢复系数相对于仅优化射流角度提升2.82%。

轮式铰接工程车辆转向系统结构的优化

轮式铰接工程车辆以其良好的机动性和通过性,广泛应用于农业、建筑、矿场等复杂路况环境。转向系统作为铰接车的重要组成系统之一,其油缸等结构位置及布置方式直接影响车辆转向稳定性及轻便性。为提高铰接转向车辆转向性能,首先,在多体动力学仿真软件ADAMS中建立了某铰接转向车辆模型,并通过实车平顺性实验验证了所建模型的准确性。其次,以转向油缸与前后车体连接点及车辆铰接点位置坐标为设计变量,以油缸伸缩比、铰接角为约束条件,同时考虑转向油缸不发生运动干涉。最后,通过ADAMS和isight联合仿真方法,利用多岛遗传算法对设计变量进行优化并得到优化解集,优化结果表明,相同油缸压力条件下最大折腰角、最大行程差、最大力臂差等目标参数均得到了较大提升。

基于Isight和Adams的某皮卡操稳平顺性多目标优化

操纵稳定性和平顺性是整车的两大性能,直接影响驾驶安全性和舒适性,两者亦是矛盾的统一体,合理的悬架参数匹配必须对操稳性和平顺性进行平衡,仿真优化可为实车调校提供方案,精准高效。本文在Adams建立了车辆动力学模型,选取了四个整车工况六个关键评价指标,并基于Isight进行了灵敏度分析,采用多目标传算法进行了优化,最终达到操稳性和平顺性的同步提升,为物理样机调校提供重要指导。

某车型麦弗逊前悬架运动特性优化

为了研究前期悬架硬点的布置是否具有较好的运动学性能,以某车型为例,运用adams/car软件建立该车型麦弗逊前悬架的精确动力学模型,并进行平行轮跳仿真分析,得出悬架的定位参数及轮距随轮跳的变化关系。选择分析中变化较大的前束角、外倾角和轮距为优化目标,运用adams/isight进行硬点坐标对定位参数的敏感度分析,确定优化变量。设定优化变量的合理范围,通过多次迭代计算,得到优化结果。发现优化目标的变化范围都明显减小,提高了悬架的运动特性,达到硬点优化效果。

基于Isight的铝合金薄壁零件铣削参数优化

铝合金薄壁零件在铣削加工中容易产生变形,而铣削力是影响变形量的主要因素之一,选取某6061铝合金薄壁零件作为研究对象,提出了基于Isight平台的铣削参数优化方法,通过Isight平台中的DOE模块结合ABAQUS有限分析,以主轴转速、铣削深度、铣削宽度三个铣削参数作为因子,开展最优拉丁超立方试验设计方法设计样本点,将样本点数据做为搭建近似模型的输入数据,以铣削力为优化目标,采用了Approximation模块中Kriging近似模型方法,并结合多岛遗传算法对铣削参数与铣削力的Kriging模型进行寻优,研究发现,克里格近似模型准确的拟合出了铣削参数与铣削力的关系,铣削力减小了39.36%,使得主要尺寸由优化前的109.13 mm和58.16 mm减小到了109.04 mm和58.03 mm,优化结果显著,验证了基于Isight解决铣削参数优化问题是可行的。

基于Isight平台的橡胶材料超弹模型参数优化

超弹模型及参数的选择对于橡胶制品仿真计算结果的准确性有着重要的影响。对三元乙丙圆柱形橡胶试样进行单轴压缩实验,利用不同的超弹模型对实验值进行拟合,建立与实验条件一致的仿真模型,来判断不同超弹模型计算准确性。基于Isight优化平台,选择序列二次规划(NLPQL)算法对拟合的超弹模型参数进一步优化,利用优化后参数进行仿真计算。结果表明,优化参数仿真计算结果与实验值具有很好的一致性,其能够更准确地描述橡胶材料的超弹特性。

基于Isight的动力电池液冷板流量分配一致性优化分析

通过Isight设计实验(DOE),研究液冷板流道支流进出口宽度、支流倾斜角度两个结构因素对支流流量分配一致性和模组顶面温差的影响,利用STAR CCM+对冷板流场特征进行仿真,总结影响规律并建立基于DOE的迭代优化方法,针对现有的一款液冷板进行流量一致性优化,优化后的各个模组顶面温差最小,通过实验验证了优化结果的可靠性。

基于MIGA算法的完全对称翼型优化设计方法研究

提出了一种利用6控制点5阶Bezier多项式对完全对称翼型进行表达的参数化设计方法,并通过6个无量纲的横纵坐标控制系数和翼型最大相对厚度控制翼型型线。采用Fortran语言编写翼型参数化设计程序代码,并与ICEM网格划分和Fluent流场仿真一起集成到Isight自动优化平台,利用多岛遗传算法对相应的目标函数进行求解,实现了完全对称翼型的优化设计。以相对厚度为16%的椭圆翼型为参考,取4°、8°和12°为设计攻角,在Re=2.5×10^(6)的条件下,设计得到一款翼型A。与参考翼型对比结果显示,优化翼型A的型线接近菱形,其载荷在x/c∈(0.04,0.3)的区域减小,而在x/c∈(0.3,0.96)的区域增加,沿弦线方向载荷分布更加均衡。此外,在设计攻角下,优化翼型A的升阻比分别增加了28.56%和17.64%,在非设计攻角下,其气动性能也得到显著提升,印证了构建的优化设计方法的可靠性,为其他复杂可逆翼型的优化设计奠定了良好的理论基础。

基于ABAQUS和Isight的液压支架底座强度分析与优化

为了降低某液压支架底座工作时的最大应力,提高其安全性,使用ABAQUS软件对3种工况下的底座进行强度分析,找出底座的薄弱点。对底座重新进行参数化建模,使用Isight软件联合Catia和ABAQUS对底座进行优化分析。优化后,液压支架底座在3种工况下最大应力值有显著降低,且整体重量下降9.7%.对液压支架底座的分析与优化,降低了底座的最大应力,提高了其安全性;同时实现了底座的轻量化,提高了其经济性。

基于ISIGHT和AMESim的超高压共轨系统轨压控制优化设计

为了在特定供油喷油规律下提高共轨管灵敏度同时减少轨压波动,在避免对柴油机共轨系统做大幅度改造的前提下,对超高压系统中共轨管几何参数和PID轨压控制器参数进行了优化。参照柴油机超高压共轨系统实验台架,利用AMESim对超高压共轨系统进行仿真,模拟真实情况下压力波动的产生。利用ISIGHT优化软件对共轨管几何参数的影响规律进行了参数灵敏度分析,利用NSGA-Ⅱ算法对共轨管几何参数和PID控制器参数设计进行了优化。结果表明:经过优化后的共轨管轨压灵敏度和轨压稳定性均有提升,其中轨压稳定性能提升9.13%,轨压反应时间缩短1.06%。使用相同方法对PID轨压控制参数进行优化,优化效果明显。

基于ISIGHT平台的枪弹弹头发射强度可靠性分析

为提高枪弹发射时的弹头结构强度可靠性,分析基于ISIGHT软件的弹头发射强度可靠性仿真方法。应用Python语言建立基于ABAQUS软件的枪弹弹头发射强度参数化有限元仿真模型,采用基于方差降低技术的Monte Carlo描述采样方法产生各影响因素随机量,通过ISIGHT软件集成ABAQUS软件,完成多组随机工况下弹头发射强度的参数化驱动循环仿真;结合应力-强度干涉模型,完成弹头发射强度的可靠性评估。算例验证结果表明:该方法具备有效性,为枪弹弹头结构可靠性分析提供了一种可行的方法。

船体应力释放孔的优化

对部分应力集中十分严重的船体结构区域,可以通过设置应力释放孔的方法来控制其应力峰值。为了最大程度地改善关注区域应力峰值,以应力释放孔的形状、尺寸和位置等参数为设计变量,以开孔边界、施工工艺和非优化区域应力水平为约束条件,以优化区域的材料屈服利用因子最低为目标,对应力释放孔进行形状优化和尺寸优化。基于Isight平台,集成应力释放孔的参数化建模程序,采用遗传算法迭代求解,可得到最优设计方案。

基于组合优化算法的某新型火炮举升臂连接件优化设计

针对某新型火炮发射系统中的举升臂连接件失效问题,利用多学科优化软件和有限元分析软件平台,基于组合优化算法完成了结构的优化设计。基于最优拉丁超立方设计方法,以连接件的最大应力为目标函数,对连接件的结构参数进行灵敏度分析,将对最大应力影响权重较大的结构参数作为设计变量,采用多岛遗传算法与梯度优化算法形成组合优化算法,使用Isight多学科优化软件集成有限元分析软件ABAQUS进行优化计算。优化后的最大应力得到显著降低,为解决连接件断裂问题提出了优化设计方案。与仅使用多岛遗传算法相比,组合优化算法的迭代次数降低了73.6%。该算法可对装备设计中的关键部件强度优化,提高结构安全可靠性,提供可借鉴的优化设计方法。

基于Isight软件的白车身多目标优化方法

白车身(BIW)是汽车的重要组成部分,对驾乘人员的安全起到最直接的保护作用,其基本性能尤为重要,然而各性能之间往往存在冲突性,某一项性能的提升往往对其他项性能产生消极作用。为了在汽车车身设计过程中,更好地权衡某些性能,找到与设计车型目标性能更为匹配的设计参数,文章以某一小型纯电动汽车的白车身为例,通过有限元方法仿真分析其性能,再应用Isight软件采集数据并建立模型,找到多目标最优解,以供设计师选择满足设计目标且性能尽可能优异的设计参数,该设计方法对白车身参数设计具有一定的参考意义。

一种沟槽式制退机结构设计及优化研究

为了减小某炮在射击过程中的受力,依据火炮相关要求,设计一种沟槽式制退机并给出其主要结构尺寸及流液孔面积的计算方法,在满足使用要求的前提下,为使火炮总体布局更加紧凑,以减小制退机的径向尺寸为优化目标,兼顾制退液温升与密封装置的可靠性,基于ISIGHT平台,结合智能优化算法进行寻优计算。结果表明:优化后的制退机各部件径向尺寸均有所减小,在降低后坐力的同时减轻了全炮质量。

Minimizing Buoyancy Factor of Metallic Pressure-Hull Subjected to Hydrostatic Pressure

To increase the payload,reduce energy consumption,improve work efficiency and therefore must accordingly reduce the total hull weight of the submersible.This paper introduces a design optimization process for the pressurehull of submarines under uniform external hydrostatic pressure using bothfinite element analysis(FEA)and optimization tools.A comprehensive study about the optimum design of the pressure hull,to minimize the weight and increase the volume,to reach minimum buoyancy factor and maximum operating depth minimizing the buoyancy factor(B.F)is taken as an objective function with constraints of plate and frame yielding,general instability and deflection.The optimization process contains many design variables such as pressure-hull plate thickness,unsupported spacing,dimensions of long and ring beams andfinally the elliptical submersible pressure-hull diameters.The optimization process was conducted using ANSYS parametric design language(APDL)and ISIGHT.The Multi-Island Genetic Algorithm(G.A)is considered to conduct the optimization process.Additionally,parametric analysis is done on the pressure hull to examine the effect of different design variables on the pressure-hull design.As a result,the B.F of the proposed optimal model is reduced by an average of 31.78%compared with Reference Model(RM).Maximum von Mises stress is reduced by 27%as well.These results can be helpful for submarine pressure-hull designers.