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3-UPS-S并联机器人机构多目标优化

综合考虑并联机器人机构工作空间、灵巧度、承载能力、刚度等多方面性能要求,以3-UPS-S型并联机构为例,基于Isight集成Matlab、Pro/E、ANSYS等软件,构建多目标优化设计基本流程,进行并联机构多目标尺度综合,建立一种并联机构多目标优化的方法。研究结果表明,该方法可以有效集成各领域工程软件进行组合试验设计与多目标优化,实现自动计算运动学和动力学性能指标、自动三维模型建立及有限元分析等步骤,得到Pareto图及Pareto前沿,决策者可根据优化信息选取合适的最优解。

基于iSIGHT的船舶多学科综合优化集成平台的建立

传统船舶设计方法无法兼顾各学科之间的协调平衡,也无法使所设计船舶的系统综合性能达到最优.因此,提出将多学科综合优化技术应用到船舶设计当中是解决上述问题的有效途径.在介绍ISIGHT软件的功能特点基础上,利用ISIGHT软件经二次开发将船型参数化调和模块、静水力计算及输出模块、性能计算模块集成在一个平台上,初步建立了对船舶主尺度及线型优化的多学科综合优化集成平台.以集装箱船的优化为例对该平台进行了验证.

确定橡胶材料应变能密度函数的一种新方法研究

(海军工程大学振动与噪声研究所,武汉430033)摘要有限元计算中,橡胶材料作为一种超弹材料常采用应变能密度函数来表示其力学性能。确定应变能密度函数的常用方法是先做出标准试件,然后进行单向拉伸、等轴压缩、平面剪切等试验,最后对试验数据进行拟合。该方法的前提是能得到标准试件,而在得不到标准试件的情况下就需要寻求新的方法来确定应变能密度函数。本文提出了一种从橡胶总成试验数据出发,利用多目标优化软件iSIGHT集成有限元软件,优化确定橡胶应变能密度函数的新方法,同时还在应变能密度函数选取方面得出一些有实用价值的规律。

基于Isight和AMESim的液压减振器关键参数集成优化

在AMESim中搭建了某乘用车前悬架双筒充气式液压减振器的仿真模型。以Isight为平台集成AMESim,对减振器模型参数进行DOE分析,提取对减振器性能影响较大的参数,作为优化的设计变量。利用Isight中的Pointer智能求解器进行优化。结果表明,经过集成优化后的减振器阻尼力曲线与目标曲线吻合较好,符合工程实际的需要。与传统方法相比,该方法缩短了时间,提高了设计效率,可用于指导减振器阀系参数的设计与性能预测。

某车架的可靠性分析及轻量化研究

车架是非承载式车辆的重要承载部件,对保证汽车安全行驶起着重要作用,因此保证车架的可靠性尤为重要。对车架进行轻量化研究对保障车辆安全性、节能减排以及减少生产成本等方面有重要的现实意义。首先建立某车型的车架参数化模型,并在此基础上进行可靠性分析,得到车架的位移概率分布图及可靠性数据,然后用ANSYS的优化模块对车架进行优化,最后应用ISIGHT联合ANSYS对其进行结构轻量化研究。结果显示,ISIGHT联合ANSYS优化得到车架模型尺寸较为理想,达到了轻量化设计的目的。

应用BP神经网络分析电主轴频率可靠性灵敏度

为研究结构参数变化对电主轴抗共振性能的影响,采用ANSYS有限元分析软件,建立某电主轴的参数化模型,并进行模态分析;将ISIGHT软件集成ANSYS,筛选出电主轴重要的几何参数和材料参数作为设计变量,并使用优化的拉丁方抽样方法随机抽取足够的样本;利用BP神经网络拟合出电主轴低阶固有频率与各随机变量的函数关系,建立电主轴频率的可靠性极限状态方程;采用改进的一次二阶矩方法得到电主轴的频率可靠度和可靠性灵敏度,并以Monte-Carlo方法对计算结果进行验证.结果表明:电主轴的密度、弹性模量及总长度的均值和标准差对电主轴频率可靠度影响显著;利用BP神经网络构建的频率可靠性功能函数较合理;改进一次二阶矩方法能够比较准确、有效地分析频率可靠性灵敏度,且比Monte-Carlo方法效率更高.

基于iSIGHT的机床整机结构方案设计与集成优化

机床整机结构方案设计是机床设计的关键环节.在早期设计阶段,实现整机及基础大件性能优化可显著减少后续详细设计的重复率,提高设计效率.基于多学科优化设计软件i SIGHT,搭建了机床整机结构方案设计及集成优化系统框架,有效集成参数化建模知识、仿真分析知识;综合利用实验设计、响应面拟合及多目标优化算法,形成了以结构件关键设计参数为变量、静动态特性及质量为目标的优化技术流程.以某框中框结构卧式加工中心为例,优化后整机质量下降6.38%,,整机最大变形降低3.24%,,工件-刀具相对变形降低5.68%,,首阶固有频率提高1.15%,.优化结果验证了所提出方法的可行性.

基于iSIGHT的主轴动静态性能优化设计方法

主轴的变形和振动是影响机床加工质量和切削效率的主要因素之一。为提高主轴的静动态性能,提出了一种基于iSIGHT多学科优化集成软件环境的主轴结构优化设计方法和系统仿真流程。利用iSIGHT和APDL构建了一套结构优化集成系统,实现机床主轴的多目标优化设计。针对某型号卧式加工中心的主轴,应用自适应模拟退火算法对其结构参数进行优化。分析结果表明机床主轴动静态性能有一定程度的提高,优化方法是可行有效的。

基于iSIGHT的某型多管火箭炮基座的轻量化设计

针对某型多管火箭炮基座的轻量化问题,基于火箭炮基座的设计要求,建立了基座优化的有限元模型,以多管火箭炮基座的形状尺寸为设计变量,并首次引入比刚度结构效能最大为目标,采用组合优化策略进行优化求解,实现了基座的轻量化设计。优化后,基座的质量减小14.4%且比刚度结构效能增大33.2%;经分析,优化后的基座对整炮性能响应的影响基本可以忽略。该研究也给多管火箭炮其他结构的轻量化设计提供了可供借鉴的方法。

基于组合优化方法的UUV耐压壳体优化设计研究

无人水下航行器(UUV)的壳体重量大小直接影响到其整体性能。只采用一种优化方法进行耐压壳体结构优化设计很难得到真正的全局最优解,笔者以自适应模拟退火算法、多岛遗传算法和序列二次规划算法为基础,建立了两种不同的组合优化方法,在一定程度上能够确保解的全局最优性。基于该组合优化方法,利用iSIGHT软件,集成自编的肋骨加强薄壁壳体结构的应力及稳定性计算程序,对无人水下航行器(UUV)耐压壳体结构进行优化设计。通过对优化设计前后耐压壳体结构的强度、稳定性及重量进行比较分析,结果表明:采用组合优化算法优化设计得到的无人水下航行器(UUV)耐压壳体在满足壳体结构强度和抗压稳定性要求下,壳体重量极大程度地降低,实现了结构优化。

基于Matlab和iSIGHT的门式起重机金属结构系统可靠性分析

使用大型数值计算及开发软件Matlab和多学科优化软件Isight相结合对某L型门式起重机金属结构进行可靠性分析。同时考虑门式起重机结构设计中的尺寸参数、材料性能及载荷等的随机性,采用Monte Carlo概率模拟方法研究该L型门式起重机各主要构件的强度、刚度以及局部稳定可靠性。分析结果表明:使用Matlab和Isight相结合对门式起重机金属结构进行可靠性分析切实可行,并为门式起重机金属结构的可靠性分析提供一种有效的评判方法;该L型门式起重机各构件可靠度指标较大,安全裕度较高,有必要进行优化设计。

确定橡胶粘弹性模型参数的优化反推法研究

如何确定橡胶的粘弹性模型,从而应用有限元软件对橡胶制品进行动态特性分析是工程界现今面临的一大难题。为此,首先研究了基于ANSYS对橡胶制品的动态特性分析方法,而后提出了以Isight集成ANSYS和MATLAB来确定橡胶粘弹性模型参数的优化反推法,最后应用该方法确定了某型橡胶金属环的粘弹性模型,并进行了验证。