針對高海拔汽車試驗艙體結(jié)構(gòu)存在質(zhì)量過大,艙體在極端工作情況下發(fā)生失效的問題,以中間段測功艙為研究對象,對其主體結(jié)構(gòu)靜態(tài)和動態(tài)性能進行了研究。提出了以測功間艙靜態(tài)載荷下剛度最大和動態(tài)低階固有頻率最大為目標,采用折衷規(guī)劃法和平均頻率法定義多目標函數(shù)進行了結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化,得出了其結(jié)構(gòu)的單元密度圖,找出了艙體結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié);對拓撲優(yōu)化后的艙體構(gòu)型進行了重新布局,通過構(gòu)建尺寸參數(shù)的數(shù)學優(yōu)化模型,對關(guān)鍵尺寸加強筋厚度及蒙皮參數(shù)進行了尺寸優(yōu)化。研究結(jié)果表明:優(yōu)化后的測功間艙體結(jié)構(gòu)質(zhì)量減少10.9%,前三階固有頻率增長6.2%～7.8%,最大變形量減少13.6%,雖然最大等效應力增加24%,但各項指標仍滿足測功間艙工作情況設計要求,最終實現(xiàn)了優(yōu)化目的。

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【部分圖文】：

圖1艙體受力示意圖

通過簡化模型的靜力學分析,如圖1所示。圖1中,分別將殼體簡化為均布載荷下兩端固定的簡支梁和整個艙段簡化為中間加簡支約束的簡支梁,分析其殼體的擾度。一體式測功間艙體中,長度方向較寬度和高度方向尺寸過大,使中間擾度較大,在載荷作用下可能產(chǎn)生較大位移,容易不滿足剛度要求;而采用分段式艙....

圖2測功間三維模型

測功間三維模型如圖2所示。1.3試驗艙體材料

圖3柔度迭代歷程

隨著迭代次數(shù)的變化,從OptiStruct得出靜態(tài)工況下柔度迭代歷程如圖3所示。從圖3可以看出:柔度開始迭代時下降較快,中間出現(xiàn)波動,最后達到收斂。在迭代過程中靜態(tài)工況下,艙體柔度從2.04×106下降到1.87×106,減少了11.2%,提高了結(jié)構(gòu)的剛度。

圖4頻率迭代歷程

經(jīng)過OptiStruct20次迭代計算,在滿足設計約束的條件下,前三階固有頻率優(yōu)化迭代歷程如圖4所示。從圖4可以看出:頻率在迭代次數(shù)進行到10次時達到收斂。前三階頻率在迭代過程中都有不同程度的提高,一階固有頻率從50.2Hz增加到52.3Hz,增長了4.2%;二階固有頻率從5....

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