振级落差约束下齿轮箱基座拓扑构型设计 被引量：11

1

作者 杨德庆 郭凤骏 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期173-177,共5页

采用结构拓扑优化理论,研究某新型齿轮箱基座拓扑构型设计方法。在满足指定振级落差设计要求下,进行底座和腹板材料拓扑布局动力学优化,减轻基座的重量。建立了两种拓扑构型优化模型:1)振级落差约束下,基座重量为目标函数,底座方钢(阻... 采用结构拓扑优化理论,研究某新型齿轮箱基座拓扑构型设计方法。在满足指定振级落差设计要求下,进行底座和腹板材料拓扑布局动力学优化,减轻基座的重量。建立了两种拓扑构型优化模型:1)振级落差约束下,基座重量为目标函数,底座方钢(阻振质量)拓扑构型优化;2)振级落差约束下,基座重量为目标函数,腹板及底座方钢综合拓扑优化设计。通过两种方案的计算对比分析,得到给定约束条件下的减振效果良好的腹板和底座方钢结构拓扑形式,为实际工程设计应用提供概念设计。丰富新型减振基座拓扑构型设计理论和方法。 展开更多

关键词 基座 振级落差 拓扑优化 自由尺寸优化

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基于复合材料机翼刚度的铺层自由尺寸优化分析 被引量：12

2

作者 朱胜利 刘红武 邱宏波 《航空工程进展》 2012年第1期55-59,共5页

复合材料层合板的优化设计对于提高飞机结构承载能力具有巨大的潜在意义,自由单元尺寸优化技术是对复杂的复合材料结构进行优化的有效方法。本文从复合材料机翼翼盒的翼尖刚度控制出发,对机翼壁板铺层进行了自由尺寸优化设计分析。研究... 复合材料层合板的优化设计对于提高飞机结构承载能力具有巨大的潜在意义,自由单元尺寸优化技术是对复杂的复合材料结构进行优化的有效方法。本文从复合材料机翼翼盒的翼尖刚度控制出发,对机翼壁板铺层进行了自由尺寸优化设计分析。研究表明:在给定的机翼翼尖变形约束下,自由单元尺寸优化方法能够快速准确地设计机翼翼盒的复合材料铺层比例和厚度,寻找到最优的主传力路径布置,以及获得最小重量目标。 展开更多

关键词 复合材料 机翼刚度 铺层设计 自由单元尺寸优化

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某燃料电池储氢系统框架随机振动疲劳分析与优化 被引量：3

3

作者 李维 刘亮红 +1 位作者 鹿政华 张敬贵 《汽车实用技术》 2023年第22期128-133,共6页

燃料电池储氢系统框架是承载氢气瓶和相关系统的主要受力结构件,所以储氢系统框架的疲劳寿命尤为重要。储氢系统框架在随机振动台架试验中常有疲劳失效发生。文章对某燃料电池储氢系统框架进行模态分析和随机振动疲劳分析,发现储氢系统... 燃料电池储氢系统框架是承载氢气瓶和相关系统的主要受力结构件,所以储氢系统框架的疲劳寿命尤为重要。储氢系统框架在随机振动台架试验中常有疲劳失效发生。文章对某燃料电池储氢系统框架进行模态分析和随机振动疲劳分析,发现储氢系统框架结构X、Y向弯曲模态的固有频率值过低导致其结构的疲劳损伤值过大,运用自由尺寸优化方法对其结构进行优化设计,提高了结构X、Y向弯曲模态的固有频率值,进而降低了结构的疲劳损伤值。最终结构的疲劳损伤值满足了设计要求。 展开更多

关键词 燃料电池 储氢系统框架 随机振动疲劳 自由尺寸优化 疲劳损伤值

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纯电动汽车碳纤维复合材料电池箱体的铺层设计研究 被引量：26

4

作者 段端祥 赵晓昱 《玻璃钢／复合材料》 CSCD 北大核心 2018年第6期83-88,共6页

为解决碳纤维复合材料电池箱体轻量化设计中的铺层设计问题,现以某款纯电动汽车的电池箱体为研究对象,采用T300/5224复合材料,综合垂直颠簸、急刹车和急转弯工况,利用Opti Struct通过自由尺寸优化、尺寸优化、层叠次序优化来得到最佳的... 为解决碳纤维复合材料电池箱体轻量化设计中的铺层设计问题,现以某款纯电动汽车的电池箱体为研究对象,采用T300/5224复合材料,综合垂直颠簸、急刹车和急转弯工况,利用Opti Struct通过自由尺寸优化、尺寸优化、层叠次序优化来得到最佳的铺层分布方案;采用对称布置形式,其目的是减少弯扭变形与面内力的影响;各铺层固化厚度均为0.125 mm,最终得到的最佳铺层顺序为[±45/0/±45/0/90/0/90/0/±45/0/90/0/90/0/±45/90/±45/90/±45/90/±45/90]s。在满足相关工况的要求下,进行强度校核,使刚度得到提高,同时重量也大大减轻。优化后的质量与同等钢制电池箱体相比减轻了65.89%,充分发挥了复合材料比强度高、比模量大等优点,轻量化效果明显。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 自由尺寸优化 尺寸优化 铺层次序优化 轻量化

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风力发电机组轮毂结构优化 被引量：8

5

作者 何玉林 张立刚 韩德海 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2009年第1期101-103,共3页

以中国自行设计的某MW级风机轮毂为研究对象,先对轮毂进行拓扑优化,验证拓扑结构,然后对轮毂进行自由尺寸优化,给出一种新型的轮毂结构,使得轮毂重量减少18.6%。优化后的轮毂不但节省材料的消耗,而且使得轮毂强度增加51.4%,疲劳寿命满... 以中国自行设计的某MW级风机轮毂为研究对象,先对轮毂进行拓扑优化,验证拓扑结构,然后对轮毂进行自由尺寸优化,给出一种新型的轮毂结构,使得轮毂重量减少18.6%。优化后的轮毂不但节省材料的消耗,而且使得轮毂强度增加51.4%,疲劳寿命满足使用要求。 展开更多

关键词 有限元法 拓扑优化 自由尺寸优化 轮毂

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基于OptiStruct的复合材料发动机罩结构轻量化设计 被引量：9

6

作者 陈越 张蕾 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第8期122-125,共4页

采用复合材料替换普通碳钢并运用Hyper Laminate创建发动机罩壳的复合材料模型,实现发动机罩的材料轻量化。依据发动机罩在多工况条件下,以柔度最小化为优化目标函数,以优化前后体积分数为约束条件,对复合材料的发动机罩结构进行自由尺... 采用复合材料替换普通碳钢并运用Hyper Laminate创建发动机罩壳的复合材料模型,实现发动机罩的材料轻量化。依据发动机罩在多工况条件下,以柔度最小化为优化目标函数,以优化前后体积分数为约束条件,对复合材料的发动机罩结构进行自由尺寸优化优化化设计。通过优化前后的复合材料发动机罩结构的力学性能分析可得:优化后的复合材料发动机罩刚度大大增强,同时,还实现了结构的轻量化。优化后最大应力地减小,使发动机罩所受应力均匀化,改善了发动机罩地力学性能及其疲劳寿命。 展开更多

关键词 复合材料发动机罩 自由尺寸优化 轻量化设计

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炭纤维复合材料应用于汽车后背门的设计与优化 被引量：6

7

作者 戚振杰 胡海欧 +1 位作者 崔世海 霍俊焱 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2019年第3期199-206,共8页

以某SUV纯电动汽车的后背门为研究对象,利用有限元优化设计方法,以T300牌号炭纤维复合材料代替钢对汽车后背门进行轻量化的重新设计,通过自由尺寸优化、尺寸优化和铺层次序优化三个阶段对后背门炭纤维复合材料的铺层进行优化,并对优化... 以某SUV纯电动汽车的后背门为研究对象,利用有限元优化设计方法,以T300牌号炭纤维复合材料代替钢对汽车后背门进行轻量化的重新设计,通过自由尺寸优化、尺寸优化和铺层次序优化三个阶段对后背门炭纤维复合材料的铺层进行优化,并对优化后的炭纤维后背门各项性能参数进行分析。结果表明,相对于原钢制后背门,优化后的炭纤维后背门的扭转刚度、弯曲刚度、侧向刚度、扭转模态频率和弯曲模态频率等性能指标均得到不同程度的提升,且质量由原来的16.70kg降至8.32kg,减重率达到50.2%,轻量化效果明显。 展开更多

关键词 汽车后背门 炭纤维复合材料 自由尺寸优化 尺寸优化 铺层次序优化 轻量化 刚度分析 模态频率

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复合材料大展弦比机翼结构优化设计 被引量：6

8

作者 史继拓 王宏伟 华欣 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2018年第11期179-183,共5页

提出了对大展弦比机翼进行轻量化设计的方法,以一长航时无人机机翼为例,基于原机翼建立合理的三维模型,以机翼弯曲变形为约束,最小机翼质量为设计目标,建立强长桁-弱蒙皮结构,对机翼结构中壳板单元铺层厚度和梁单元截面尺寸分别进行优... 提出了对大展弦比机翼进行轻量化设计的方法,以一长航时无人机机翼为例,基于原机翼建立合理的三维模型,以机翼弯曲变形为约束,最小机翼质量为设计目标,建立强长桁-弱蒙皮结构,对机翼结构中壳板单元铺层厚度和梁单元截面尺寸分别进行优化。结果表明:经过结构优化设计后机翼减重18. 52%,为无人机轻量化,提高长航时无人机航时提供有益参考。 展开更多

关键词 复合材料 优化设计 大展弦比 自由尺寸优化

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考虑动力学响应的天线座拓扑-自由尺寸协同优化设计

9

作者 朱继宏 张亦飞 +2 位作者 侯杰 李祥吉 张卫红 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期20-31,共12页

结构的动力学响应设计是复杂装备设计与制造过程中一个不可回避的问题。针对复杂舰载天线座结构的设计需求提出了考虑动力学响应的拓扑-自由尺寸协同优化设计方法。以加权频率最大化为目标函数,简谐激励下结构的应力幅值为约束,构建协... 结构的动力学响应设计是复杂装备设计与制造过程中一个不可回避的问题。针对复杂舰载天线座结构的设计需求提出了考虑动力学响应的拓扑-自由尺寸协同优化设计方法。以加权频率最大化为目标函数,简谐激励下结构的应力幅值为约束,构建协同优化模型并推导目标函数以及约束函数的灵敏度信息。针对复杂天线座结构板壳实体混合模型,进行协同设计,由拓扑优化结果确定内部材料分布,自由尺寸优化结果确定壳体的大致厚度分布,并在考虑工艺性基础上进行精确尺寸设计。随后对优化模型进行重构并分析校核。采用协同优化方法能够有效减少设计过程中的反复迭代,提升设计效率。设计结果表明,该方法能够显著提升结构的固有频率,大幅降低最苛刻工况下结构最大应力、位移幅值,实现性能更为优异的天线座结构设计。 展开更多

关键词 拓扑优化 自由尺寸优化 动力学响应 加权频率 天线座

原文传递

双面共体反射镜结构优化设计与分析

10

作者 马霖 谭双龙 +3 位作者 闫磊 马思宇 吴洪波 张新 《应用光学》 CAS 北大核心 2024年第1期45-53,共9页

为了满足某同轴四反红外光学系统中主四双面共体反射镜的性能要求,需要镜体在高轻量化率的同时具有更高的刚度,保持两个镜面面形稳定。该文采用拓扑优化的方法,以刚度最大为优化目标,约束设计域体积分数的方式对双面共体反射镜初始模型... 为了满足某同轴四反红外光学系统中主四双面共体反射镜的性能要求,需要镜体在高轻量化率的同时具有更高的刚度,保持两个镜面面形稳定。该文采用拓扑优化的方法,以刚度最大为优化目标,约束设计域体积分数的方式对双面共体反射镜初始模型进行优化。优化结果表明,主镜面与四镜面通过以光轴为中心呈辐射形排列的筋板连接时刚度较高;通过自由尺寸优化获得主、四镜面和筋板的最佳尺寸参数;参考优化结果设计主、四共体反射镜,最终方案轻量化率达到82.4%。对主四反射镜模态及1g重力对面形RMS的影响进行分析,求得一阶频率达到417 Hz;1g重力作用下反射镜面形变化最大为λ/22(λ=632.8 nm)。分析结果表明,优化后的镜体刚度足够,且具有较好的抵抗重力变形能力。按照优化后的设计方案进行反射镜的加工和测试,主、四镜面形RMS实测结果均约λ/7,满足红外光学系统的性能要求,证明了本文优化设计方法的有效性,为双面共体反射镜的设计提供一定的借鉴作用。 展开更多

关键词 双面共体反射镜 拓扑优化 自由尺寸优化 高轻量化

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基于OptiStruct的汽车中央通道加强板优化设计 被引量：1

11

作者 徐锋 张永亮 《农业装备与车辆工程》 2018年第1期28-31,36,共5页

将碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)应用于汽车中央通道加强板,以原金属模型刚度分析的位移结果作为约束条件,使用OptiStruct求解器对复合材料中央通道层合板的铺层厚度进行优化。首先采用自由尺寸优化方法对中通... 将碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)应用于汽车中央通道加强板,以原金属模型刚度分析的位移结果作为约束条件,使用OptiStruct求解器对复合材料中央通道层合板的铺层厚度进行优化。首先采用自由尺寸优化方法对中通道加强板进行优化设计,获得中通道加强板设计空间的初始样本,从而确定不等厚的铺层设计方案。结构优化中以复合材料的层合板质量为优化目标,以金属结构在轴向压缩、轴向拉伸、侧向弯曲、垂向弯曲、扭转工况等条件下产生的位移量为约束,得到复合材料层合板的铺层优化结果,再通过比对金属材料结构与优化后复合材料层合板结构的刚度和强度,验证优化分析结果满足设计要求。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 OptiStruct 自由尺寸优化 铺层优化

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周扫式激光通信光端机遮光罩优化设计 被引量：1

12

作者 贾梅 李小明 +2 位作者 王桂冰 陶天奇 张立中 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期110-114,共5页

小卫星激光通信用周扫式光端机安装在卫星外部,光端机在卫星发射过程中会受到巨大的冲击,该机构的遮光罩与锁紧系统相连是光端机锁紧的关键部件,其结构刚度和强度的大小直接影响整机的可靠性。根据周扫式光端机的特点,对遮光罩外部约束... 小卫星激光通信用周扫式光端机安装在卫星外部,光端机在卫星发射过程中会受到巨大的冲击,该机构的遮光罩与锁紧系统相连是光端机锁紧的关键部件,其结构刚度和强度的大小直接影响整机的可靠性。根据周扫式光端机的特点,对遮光罩外部约束条件进行分析与计算,在保证力学要求的前提下,利用拓扑优化与自由尺寸优化相结合的方法对遮光罩进行优化设计,降低遮光罩的重量。分析表明采用优化设计后的遮光罩,其质量下降了17.08%,最大应力与最大位移降低了45.45%和54.93%,前三阶模态也有显著提升,提高了遮光罩的可用性及整机的可靠性。 展开更多

关键词 激光通信 周扫式 拓扑优化 自由尺寸优化

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机翼下壁板维修孔自由尺寸优化设计 被引量：1

13

作者 柯志强 《科技视界》 2015年第24期107-108,共2页

基于全机有限元模型建立了下壁板维修孔细节有限元模型。在细节有限元模型基础上定义了自由尺寸优化设计模型。以机翼整体柔度最小为目标进行自由尺寸优化设计。优化结果表明,为最小化翼盒整体柔度,下壁板维修孔两侧需要多分布材料以加... 基于全机有限元模型建立了下壁板维修孔细节有限元模型。在细节有限元模型基础上定义了自由尺寸优化设计模型。以机翼整体柔度最小为目标进行自由尺寸优化设计。优化结果表明,为最小化翼盒整体柔度,下壁板维修孔两侧需要多分布材料以加强设计,而维修孔之间需要少分布材料以减弱设计。 展开更多

关键词 自由尺寸优化 维修孔 机翼 下壁板

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星载连接座的优化仿真设计

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作者 于成月 刘波 +2 位作者 汪纯鹏 薛闯 安明鑫 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1260-1265,共6页

在对航天卫星的星载连接座的设计研究中,提出一种联合优化方法,为了降低星载连接座螺栓轴力过大的问题,提出一种以螺栓轴力方差为目标函数及约束条件的自由尺寸优化数学模型,应用OptiStruct优化模块进行了优化仿真,对优化前后的螺栓受... 在对航天卫星的星载连接座的设计研究中,提出一种联合优化方法,为了降低星载连接座螺栓轴力过大的问题,提出一种以螺栓轴力方差为目标函数及约束条件的自由尺寸优化数学模型,应用OptiStruct优化模块进行了优化仿真,对优化前后的螺栓受载情况进行了对比分析,并对优化迭代过程进行了详细阐述;在优化模型基础上,对支撑板进行尺寸优化设计。结果表明,通过所提出的数学模型进行优化后,螺栓的轴力明显降低,满足预期要求;优化目标在迭代过程不同阶段中受到的影响因素不同;通过尺寸优化设计,可以使结构基频提高,其优化方法为螺栓强度优化及卫星的结构设计提供了参考。 展开更多

关键词 星载连接座 自由尺寸优化 尺寸优化 螺栓强度 优化数学模型

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复合材料屋面板轻量化设计

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作者 尹丹宁 苏波 +1 位作者 巫恩海 陈鹏 《河南科学》 2020年第3期470-475,共6页

将玻璃纤维复合材料(Glass Fiber Reinforced Plastic,GFRP)应用于建筑屋面板,为了降低造价和质量,对复合材料屋面板的铺层厚度进行优化.基于Optistruct求解器,采用数学规划法,结合屋面板设计需求,确定设计变量、约束条件和目标函数,建... 将玻璃纤维复合材料(Glass Fiber Reinforced Plastic,GFRP)应用于建筑屋面板,为了降低造价和质量,对复合材料屋面板的铺层厚度进行优化.基于Optistruct求解器,采用数学规划法,结合屋面板设计需求,确定设计变量、约束条件和目标函数,建立屋面板优化模型.通过控制复合材料失效因子和板的屈曲因子,约束结构位移,以质量作为目标函数开展优化设计.分析优化前后板的力学性能可得:在满足屋面板刚度的要求下,实现了结构的轻量化. 展开更多

关键词 GFRP 建筑结构 Optistruct 自由尺寸优化 轻量化设计

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