基于拓扑优化和响应面分析的6030龙门加工中心横梁轻量化设计

横梁是龙门加工中心的主要支撑部件,其结构设计合理与否直接影响机床整体性能。为实现横梁轻量化设计,且保证其静动态性能不低于优化前,提出了一种结合拓扑结构优化、灵敏度和面响应分析的多目标优化方法,即首先采用有限元方法对6030龙门式加工中心横梁进行静动态分析和拓扑结构优化;然后对横梁筋板结构的设计变量进行灵敏度分析,并对选取的设计变量在Box-Behnken中进行实验设计,面响应分析和多目标优化;最后,对比分析了优化前后横梁性能。结果表明,优化后横梁总变形和最大应力分别为11.178μm和2.5875MPa,较优化前的11.313μm和2.6782MPa分别下降了1%和3.3%,1阶固有频率比较优化前的144.4 Hz增加了2%,横梁最终质量为7375.3 kg,比原横梁减少7.82%,满足横梁轻量化设计要求。

基于有限元的车门模态分析与优化研究

利用Patran软件和Nastran软件对车门进行了有限元建模和模态分析,得到了车门的固有频率和振型。车门的计算结果和试验结果对比分析表明,所建立的有限元模型较好的反映了原结构的振动特性;车门与整车存在相近频率。通过优化车门上部分零件的厚度可避开相近频率,为今后新车门开发打下了技术基础。

硫化机横梁结构的有限元分析及优化

利用I-DEAS软件分别建立了2种有限元模型,对硫化机横梁结构进行有限元分析,并根据分析结果对结构进行了相应改进,降低了生产成本。有限元分析计算结果与实验测试结果相符,说明这种有限元建模是合理的,可准确模拟硫化机结构真实的应力分布及变形情况,为此类型机械产品的计算分析提供了一种可靠的解决方案。

基于灵敏度分析的轿车副车架轻量化研究

为适应节能环保要求,减轻副车架重量,建立了副车架的有限元模型和多体动力学模型,利用ADAMS/Car求得副车架在制动、垂向冲击和转弯3种工况下各关键点处的载荷并对其进行强度分析,通过计算模态频率与试验值进行比较,验证有限元模型的合理性。基于灵敏度分析的方法,选择可用于轻量化的零件,以副车架质量最小为目标函数,在约束副车架强度和低阶模态频率不降低的条件下,优化副车架零件厚度。优化结果表明:副车架强度基本保持不变,各阶模态频率均有所提高,同时总质量减轻6.79%。

仪表板横梁结构参数对振动特性的影响规律

仪表板横梁总成的振动性能是整车NVH性能的一个重要评价参数。采用有限元软件Optistruct对等径二维弯管仪表板横梁总成进行模态分析,得出横梁系统的模态参数;基于有限元分析模型,通过正交试验,分析仪表板横梁圆管梁厚度和外径、前上支架厚度等结构参数对振动特性的影响规律。结果表明,圆管梁厚度是最关键的结构参数,前上支架与车身连接点位置以及前上支架厚度和H型支架厚度对横梁总成振动性能也有明显的影响。根据分析所得的影响规律,以横梁三个零件厚度为设计变量,在Optistruct中建立数学模型并对横梁总成进行结构优化,使得仪表板横梁系统重量、固有频率和刚度之间达到了较好的平衡,改善了仪表板横梁总成振动特性。

基于ICM法的零件拓扑优化方法应用研究

作为结构优化的一门新技术,拓扑优化在汽车、机床、电子机械的结构优化设计中已经得到应用。基于连续体ICM拓扑优化方法,利用先进的有限元分析软件,建立了以体积为约束条件,以模态频率为目标的某数控加工中心横梁结构拓扑优化模型。根据对模型的拓扑优化结果分析,对横梁内部的筋板结构布置提出了建议,确定了横梁的最佳结构方案,仿真结果表明其动静态特性有较大提高。

四轴数控雕刻机横梁有限元分析及优化

横梁是四轴数控雕刻机中比较重要的承载部件,其静、动态特性对整机的加工精度和稳定性影响较大。利用ANSYS Workbench对横梁进行静力学和模态分析,找出结构薄弱的区域,并对整体结构进行优化仿真。仿真结果表明所设计的结构优化方案能有效地提高横梁的强度和刚度,并增强了横梁结构的稳定性。

基于MSC.Nastran优化梁元偏置的分析

在有限元结构设计分析中,对梁的受力形式以及在空间放置方式等的理解直接影响整个分析计算结果。文中将加筋板离散为板元和梁元,用大型通用有限元商业软件MSC.Nastran的SOL200优化了梁元考虑偏心和不偏心的4种工况,其结果满足位移和应力约束。对几种工况中优化后的加强筋的不同尺寸,表明存在巨大差异,且符合真实物理模型的有限元模型,即带梁元偏心的情况质量达到了最轻。将优化结果参数用于原模型,用MSC.M arc进行了模态分析,并比较了前三阶模态。最后,得出了结论,如设计中不考虑梁元偏心,会给梁元尺寸的优化结果带来极大的误差,并对刚度的影响也不可忽略。考虑梁元偏置的加筋板不仅具有最小质量,而且具有广泛的实用价值。

一种轿车扭转梁的疲劳寿命计算方法研究

对一种轿车扭转梁在台架扭转疲劳试验中的疲劳寿命计算方法进行了研究。应用模态瞬态有限元分析方法对这种疲劳试验进行了模拟,计算出有限元模型中关键单元的带符号Von Mises应力时间历程。应用基于局部应力-应变法的软件处理该应力时间历程的稳态段,计算疲劳寿命。结果表明,该计算疲劳寿命相当接近于这种扭转梁的平均试验寿命。

轿车白车身顶盖前横梁柔性抓具结构设计与分析

针对现有轿车顶盖前横梁抓具多为单车型定制专用抓具,造成设备使用率低、生产成本高的问题,设计了轿车顶盖前横梁柔性抓具结构,通过对抓具夹取位置的选择,实现抓具的柔性化,即一种型号的抓具可对多种不同型号的轿车白车身顶盖前横梁实施抓取、升降等操作。利用CATIA三维建模软件建立轿车顶盖前横梁柔性抓具的三维模型,对结构进行了有限元仿真分析。结果表明,所设计的轿车白车身顶盖前横梁柔性抓具稳定性和可靠性满足生产要求。

基于Nastran的汽车仪表管梁模态分析与优化

针对某型汽车的仪表管梁展开计算模态分析与优化。网格划分关注了材料属性、网格质量、焊点设定以及约束状态,提高了仿真计算的精准性。通过Nastran计算得到管梁的前十阶模态,其中全局弯曲模态频率与汽车怠速频率非常接近,影响振动性能。对管梁进行灵敏度分析后找到关键部件,并利用优化算法得到最佳设计参数。优化后的管梁全局模态频率得到提高,避免了怠速共振。模态试验验证了共振性能的提升和有限元仿真分析与优化的准确性。

双参数地基模型的变截面Timoshenko梁横向振动分析

为了考虑截面剪切变形和转动惯量对弹性地基梁横向振动的影响,研究并完善了基于Pasternak弹性地基模型上变截面Timoshenko梁的有限元分析方法,建立了任意截面的Timoshenko梁的模态分析方法。具体来讲,基于Timoshenko梁理论和牛顿第二定律建立了地基梁结构的运动微分方程,并对变截面的分析运用分段等效的思想,将梁离散成一个个均匀的梁段,每个有限单元都有4个自由度,使得每个有限元的单元和梁段一一对应。以完全支撑在弹性地基上的简支梁为例,分析了结构的自由振动的特性。通过与可信赖的半解析方法的结果进行比较,结果表明了该方法的准确性和有效性,并为变截面地基梁模型的分析拓展了一种思路。

商用车仪表板横梁模态分析与验证

本文提出了对于仪表板横梁(CCB-Cross Car Beam)单独子零件模态分析方法,探索并总结出正确的物理试验方法。通过对比有限元分析与物理试验的结果,得到了二者的差值,此差值可以使仪表板横梁前期设计时模态CAE目标值更加合理。本文的研究对于其他仪表板横梁的开发具有一定的指导意义。

基于ANSYS的非均匀截面梁力学特性分析

非均匀截面梁因两端截面尺寸的不同达到高受载力的功效,在桥梁工程中具有广泛的应用;通过对非均匀截面梁的受扭矩进行有限元分析,能够为实际工况提供适宜的非均匀截面梁结构和特性;以2205双相不锈钢为研究对象,利用ANSYS软件对非均匀截面梁进行有限元模型构建;对比不同梁材料和截面形状的载荷分布和受扭矩,优化非均匀截面梁的结构属性。结果表明:不同材料属性模型按扭矩和合应力由大至小排列分别为:灰口铁>铸铁>Q235>合金钢;不同截面属性模型按扭矩和合应力由大至小排列分别为:圆环>圆形>正方形。