发动机排气制动阀支架的频率优化设计

以某发动机排气制动阀支架为例,阐述动态拓扑优化技术在工程上的应用。该支架在使用过程中由于共振产生断裂,故根据有限元分析和模态分析结果建立合理的拓扑优化模型,加以工艺制造约束和模态追踪控制。在保证结构质量不增加的前提下,利用拓扑优化技术实现了发动机排气系统固有频率的优化设计。优化后的支架不仅可以避开原系统的共振区域,降低支架重量,而且可以简化支架的加工工艺,既能降低生产成本,又能减少冲压过程中形成弯角褶皱的风险。

基于轻量化设计的编码器安装座动刚度研究

目的为了提高编码器的检测精度,对编码器安装座的频率拓扑优化进行研究,以实现结构轻量化,并提高其动刚度特性。方法依据编码器安装座的实际工况,利用HyperMesh对编码器安装座进行有限元前处理。以编码器安装座受载节点的频响位移最小化为优化问题的目标函数,以优化前后结构的体积比为约束条件来构建编码器安装座的频响优化模型,并使用OptiStruct进行求解,同时,采用OSSmooth高效地对优化结果进行CAD模型的提取和再分析。结果由优化前后结果对比可得,编码器安装座的动刚度值在x方向忽略不计,y方向由2564.25增大到5932.11,z方向由62500.36增大到109 792.54;一阶固有频率由3860.664 Hz显著增大到8380.32 Hz。结论该方法不仅改善了编码器安装座在工作过程中的动态特性,还降低了编码器安装座的制造材料,实现了结构轻量化的目的。

基于拓扑优化的汽车发动机支架轻量化设计

为探究一种基于拓扑优化的汽车发动机支架轻量化设计的新方向,文章创建了汽车发动机支架的三维模型,分析了零件在实际使用工况下的力学响应并得到了零件的材料冗余区域。以材料冗余区域为设计域,对汽车发动机支架进行了拓扑优化分析,得到零件在实际使用工况下的最佳力学传递路径,并完成了轻量化优化模型的重构。通过建立优化模型在实际使用工况下的有限元分析,验证了优化方案的有效性,为汽车零部件轻量化设计提供了参考。

同心渐开线型柔性弹簧的优化设计

柔性板簧对于太阳能斯特林发电机的间隙密封和活塞的轴向定位起到了决定性的作用。在总结了国内外柔性弹簧研究的基础上,针对同心涡旋型柔性弹簧,利用WB(workbench)对板簧参数化模型进行了有限元分析,比较了板簧截面各参数对板簧最大应力和固有频率的影响。以板簧的行程为限制和板簧的最大应力为设计目标,对柔性弹簧进行尺寸优化。

光伏跟踪支架檩条结构高刚性轻量化设计

在太阳能光伏跟踪支架系统中,冷弯型檩条结构被用于支撑光伏板,安装位置介于主梁与边框之间。首先构建以结构柔顺度最小为设计目标、单元相对密度为设计变量、体积与一阶固有频率为约束的拓扑优化数学模型,基于SIMP法获得檩条结构的最优布局构型,在此基础上,对拓扑优化构型进行工程化设计,并制造加工出相关结构。然后根据太阳能光伏跟踪支架实际服役于不同风速荷载下的环境,设计分步测试载荷工况,分别对优化前后的檩条结构进行静动态仿真分析,由仿真结果可知优化后的檩条结构在抗弯、抗扭性能以及固有频率方面均得到了提高,从而验证了优化设计方法的有效性。最后采用实验测试方法对优化设计后的檩条结构性能进行验证。研究结果表明,在机械性能明显增强的前提下,檩条结构实现了减重8.8%。

某车型发动机悬置后支架优化设计和疲劳分析

针对某车型发动机在振动强化试验中悬置后支架出现开裂的问题,建立悬置后支架有限元模型并进行应力分析,发现应力分析结果与试验结果一致,且原支架结构应力集中现象非常明显,主要分布在侧筋根部;用OptiStruct对悬置后支架进行拓扑优化设计,结果表明拓扑优化材料应主要布置在底部和侧筋.在此基础上,通过4种优化方案的对比得到质量最轻、应力水平最低且应力分布比较均匀的轻量化设计方案,并分析更替材料的合理性;对原结构和优化后的结构进行疲劳分析,发现原结构侧筋根部疲劳寿命最短,新结构的疲劳区域较小.优化后的悬置后支架不仅解决开裂问题,而且在降重的前提下确保材料替换的合理性并得到性能提升.

某型乘用车发动机支架的模态分析与拓扑优化

发动机支架是连接汽车发动机附件和发动机的重要部件,为了保证发动机支架在工作过程中不会与发动机系统发生共振现象及轻量化要求,以某型乘用车发动机支架为研究对象,建立模态分析数学模型,得到计算方程;将发动机支架三维模型导入有限元软件中进行模态分析,得到前6阶支架结构的固有频率及主振型;根据对支架的减重优化要求,对支架三维结构进行拓扑优化,并以模态分析结果为参考,对拓扑优化后的模型进行后处理,得到优化后的发动机支架模型,并进行仿真分析验证,最终满足要求。结果表明,优化后的发动机支架的固有频率高于发动机频率,可避免发生共振现象,保证发动机支架的正常工作。