本文關(guān)鍵詞：載貨汽車車架拓撲優(yōu)化設(shè)計及有限元分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 隨著結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論的進一步發(fā)展,結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化技術(shù)作為一種更高層次的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法被認為是結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域中更為復(fù)雜、困難和更具挑戰(zhàn)性的課題。結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化可在改善或保持結(jié)構(gòu)性能的基礎(chǔ)上得到材料的最優(yōu)分布,它使復(fù)雜結(jié)構(gòu)在概念設(shè)計階段即可靈活、理性地進行方案選擇,達到既減少設(shè)計周期又減少制造成本的功效。本文就其在載貨汽車車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計領(lǐng)域的應(yīng)用進行了初步探討,主要研究工作有: (1)探討了將較復(fù)雜結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化的拓撲理論、優(yōu)化模型以及尋優(yōu)方法在車架優(yōu)化中的應(yīng)用,并為實際的工程應(yīng)用提供了指導(dǎo)。 (2)利用HyperWorks的優(yōu)化模塊Optistruct,依據(jù)設(shè)計要求以及某載貨汽車主車架的實際尺寸、載荷情況以及邊界條件建立了拓撲優(yōu)化基礎(chǔ)模型,優(yōu)化過程中設(shè)計變量考慮了左右對稱約束和上下對稱約束,以各工況變形能最小為目標(biāo)函數(shù),體積比為約束函數(shù),通過變密度法,針對同一模型進行了多次拓撲優(yōu)化計算,得到了一組相似的拓撲結(jié)構(gòu),為車架的設(shè)計提供了方向性的指導(dǎo)意見。 (3)根據(jù)該車架總體布置以及承載的要求,并綜合考慮拓撲優(yōu)化的結(jié)果,參考國內(nèi)外其它同類車架并結(jié)合指導(dǎo)老師的實際設(shè)計經(jīng)驗,初步完成了車架的總體結(jié)構(gòu)的改進設(shè)計。 (4)運用Optistruct有限元軟件對拓撲優(yōu)化后的車架進行了強度和剛度校核及模態(tài)分析,計算結(jié)果顯示其彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度都有所提高,特別是扭轉(zhuǎn)剛度提高了近11%;而且低階模態(tài)頻率也有所提高,從理論上驗證了該載貨車車架的設(shè)計基本合理,剛度、強度能夠滿足設(shè)計要求,并具有較好的動態(tài)特性。通過本文的研究,得出關(guān)于結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計和車架結(jié)構(gòu)材料拓撲布局的 主要結(jié)論: (1)以各工況變形能最小為目標(biāo)函數(shù),體積比為約束函數(shù)對重型汽車車架進行二維拓撲優(yōu)化設(shè)計,能夠在盡可能減小車架質(zhì)量、提高優(yōu)化運行效率的基礎(chǔ)上,得到滿足整體剛度和結(jié)構(gòu)強度的比較清晰且連續(xù)的材料拓撲布局; (2)材料的布局與車架前后懸架的位置和懸架本身的負荷有很大關(guān)系; (3)在進行優(yōu)化的迭代計算過程中,約束函數(shù)設(shè)置越小,拓撲結(jié)構(gòu)中被刪除的材料越多,迭代收斂越困難,因此,設(shè)置合理的約束函數(shù)值是確保優(yōu)化計算與迭代效率的一個關(guān)鍵。
【關(guān)鍵詞】：載貨汽車 拓撲優(yōu)化 有限單元法 強度分析 剛度分析 模態(tài)分析
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：U463.32
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 致謝8-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計概況14-15
• 1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分類15-16
• 1.3 國內(nèi)外拓撲優(yōu)化研究發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用16-19
• 1.4 論文研究的目的、內(nèi)容及意義19-21
• 第二章 HYPERWORKS 軟件介紹21-30
• 2.1 HyperWorks 模塊簡介21-23
• 2.2 OptiStruct 優(yōu)化功能介紹23-25
• 2.3 OptiStruct 拓撲優(yōu)化介紹25-28
• 2.3.1 優(yōu)化要素25-26
• 2.3.2 拓撲優(yōu)化流程26-27
• 2.3.3 拓撲優(yōu)化相關(guān)參數(shù)27-28
• 2.4 拓撲優(yōu)化在汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第三章 拓撲優(yōu)化原理及方法介紹30-38
• 3.1 拓撲原理介紹30-36
• 3.1.1 拓撲優(yōu)化方法介紹30-32
• 3.1.2 拓撲優(yōu)化變密度法數(shù)學(xué)模型建立和分析32-36
• 3.2 拓撲優(yōu)化常用算法36-37
• 3.3 本章小結(jié)37-38
• 第四章 載貨汽車車架拓撲優(yōu)化設(shè)計38-57
• 4.1 Optistruct 軟件拓撲優(yōu)化實現(xiàn)流程38-40
• 4.2 原車架概述40-41
• 4.2.1 車架載荷分布情況40-41
• 4.2.2 位移約束41
• 4.3 車架拓撲優(yōu)化41-51
• 4.3.1 車架拓撲優(yōu)化基結(jié)構(gòu)的選取41-42
• 4.3.2 車架拓撲優(yōu)化有限元模型的建立42-46
• 4.3.3 車架拓撲優(yōu)化參數(shù)定義46-47
• 4.3.4 拓撲優(yōu)化計算結(jié)果47-51
• 4.4 拓撲優(yōu)化結(jié)果分析51-52
• 4.5 基于拓撲優(yōu)化的新車架結(jié)構(gòu)設(shè)計52-56
• 4.5.1 車架的功用52-53
• 4.5.2 車架設(shè)計的要求53
• 4.5.3 車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計53-55
• 4.5.4 車架制造工藝及材料55-56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 第五章 車架結(jié)構(gòu)強剛度及模態(tài)分析57-74
• 5.1 結(jié)構(gòu)有限元法概述57
• 5.2 結(jié)構(gòu)有限元法基本理論57-62
• 5.2.1 線彈性靜力學(xué)問題58-60
• 5.2.2 殼體單元基本理論60-62
• 5.3 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析理論62-64
• 5.4 車架有限元模型的建立64-66
• 5.5 拓撲優(yōu)化車架強度、剛度及模態(tài)分析66-73
• 5.5.1 車架強度分析66-68
• 5.5.2 車架彎曲剛度計算分析68-70
• 5.5.3 車架扭轉(zhuǎn)剛度計算分析70
• 5.5.4 車架模態(tài)分析70-73
• 5.6 本章小結(jié)73-74
• 第六章 結(jié)論及展望74-76
• 6.1 結(jié)論74
• 6.2 展望74-76
• 參考文獻76-79
• 碩士期間參與的科研項目79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文79-80

【引證文獻】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 肖登紅;電動自行車車架結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化研究[D];中北大學(xué);2011年

2 劉志新;基于蟻群算法車架拓撲優(yōu)化設(shè)計研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2011年

3 胡凱;新型摩擦偶合器設(shè)計與有限元分析[D];山東科技大學(xué);2011年

4 高龍士;基于有限元的汽車座椅導(dǎo)軌拓撲優(yōu)化設(shè)計[D];電子科技大學(xué);2011年

5 徐龍;基于極限工況載荷的車身靜態(tài)強度分析及優(yōu)化設(shè)計[D];湖南大學(xué);2011年

6 張阿玲;一種電動汽車車身、車架結(jié)構(gòu)設(shè)計及其性能優(yōu)化[D];中北大學(xué);2012年

7 王學(xué)鵬;多功能電動車車架結(jié)構(gòu)有限元分析及優(yōu)化[D];武漢理工大學(xué);2010年

8 林椺;客車骨架結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

9 王向彬;立式車床回轉(zhuǎn)工作臺結(jié)構(gòu)仿生優(yōu)化設(shè)計研究[D];吉林大學(xué);2012年

10 趙延召;高精密注塑機合模機構(gòu)的有限元分析與拓撲優(yōu)化[D];華東交通大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：載貨汽車車架拓撲優(yōu)化設(shè)計及有限元分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：390771