介绍了自卸车T式举升机构的特点,采用多柔体动力学方法建立起T式举升机构模型,经过分析得出运动副受力曲线和杆件的力学云图,并且找出举升过程几个典型危险工况;在每个危险工况下发现油缸支座上应力水平较低,对材料的利用率较小,说明零件结构具备优化潜力;然后介绍了变密度拓扑优化方法,应用变密度法对油缸支座进行实体空间拓扑优化,得出了油缸支座的空间材料最佳分布图,结合生产工艺,把优化结果圆整处理,最后得出了优化设计的工程图.

基于固体各向同性惩罚函数法(Solid Isotropic Microstructures with Penalization,SIMP)的基本思想,选用RB-10-001型工业机器人的机械臂作为研究对象,以最小体积权值为优化目标,以位移为约束条件进行拓扑优化。利用有限元法对零件进行拓扑优化处理,并对零件优化结构进行应力应变分析。应用3D打印技术对模型试制,结果表明在满足机械臂载荷和空间尺寸要求、保证结构的刚度不降低的条件下,减重率为23.68%,达到机械臂轻量化设计的目的,并为机械臂3D打印轻量化设计提供了一种设计思路。

为提高航空发动机齿轮箱壳体的结构性能,减小发动机恶劣工况对壳体产生的不利影响,采用基于变密度法的拓扑优化理论,以最小柔度指数和加权平均模态特征值为目标函数,考虑壳体所处环境的热、弹、流等耦合影响,以最大变形不超过0.15 mm、等效应力不大于材料屈服应力为约束条件,对航空发动机齿轮箱壳体进行了拓扑优化设计;根据拓扑优化结果,对壳体结构进行了几何重构,并对优化前、后壳体结构的强度、刚度、质量进行了对比分析。结果表明,优化后的壳体质量由5.53 kg下降到5.107 kg,减重7.64%;壳体最大变形由0.1731 mm下降到0.127 mm,变形减小26.6%;壳体最大等效应力由124 MPa下降到116.9 MPa,等效应力减小5.7%。在减小壳体质量的同时,有效地降低了壳体的最大变形和等效应力,显著提升了壳体的强度和刚度。对提高航空发动机齿轮箱传动壳体可靠性和寿命具有...

针对云粒子组合探测器改装结构布局形式多、质量偏大等问题,对某试验机的云粒子组合探测器改装结构采用了拓扑-尺寸联合优化设计方法,探索改装结构的最优结构布局及最小质量尺寸。采用变密度法对改装结构进行拓扑优化,获得了最优的结构布局形式和最佳的传力路线;以最小质量为目标函数,在满足强度和刚度的约束条件下,对结构的厚度参数进行了尺寸优化,使结构质量减轻了22.33%,减重效果明显,验证了拓扑-尺寸联合优化设计方法在试验机改装结构设计的有效性。

本文建立了某重型货车空气悬架导向臂支架的有限元模型，并应用有限元法对此进行静强度和疲劳寿命分析。结果表明，经过优化的导向臂支架强度和疲劳寿命都得到提高，质量减轻。

针对连续体结构拓扑优化设计变密度方法SIMP和RAMP，因惩罚函数选取的不合理而导致拓扑结构形式不甚合理的问题．本文提出了一种新的惩罚函数，并基于此函数导出了相应的迭代设计公式，几个典型考题的数值结果，说明了方法的可行性和有效性。

通过分析气动隔绝门壳体组件的应力与变形,在应力集中且过大位置利用ANSYS Workbench 的Shape Optimization 模块进行优化。根据其材料的相关属性与所受载荷,得出合理材料分布,对壳体组件进行优化,同时对门板进行拓扑优化以达到轻量化的目的。基于仿真结果优化空压机盖板结构,提出优化建议。

将稳定性问题引入传统变密度法中,可实现包含稳定性约束的平面模型结构拓扑优化.以单元相对密度为设计变量,结构柔度最小为目标函数,结构体积和失稳载荷因子为约束条件建立优化问题数学模型,提出了一种考虑结构稳定性的变密度拓扑优化方法.通过分析结构柔度、体积、失稳载荷因子对设计变量的灵敏度,并基于拉格朗日乘子法和KuhnGTucker条件,推导了优化问题的迭代准则.同时,利用基于约束条件的泰勒展开式求解优化准则中的拉格朗日乘子.通过推导平面四节点四边形单元几何刚度矩阵的显式表达式,得到了优化准则中的几何应变能.最后,通过算例对提出的方法进行了验证,并与不考虑稳定性的传统变密度拓扑优化方法进行对比,结果表明该方法能显著提高拓扑优化结果的稳定性.研究结果对细长受压结构的优化设计有重要指导意义,对结构的稳定性设...

在目前的压力容器设计中,大部分设计还在延续着传统设计理念。在传统的相关公式中通常采用较大的安全系数,造成经济性的不合理。现代的设计理论认为过大的安全系数也会导致不合理的应力分布,拓扑优化可以改善这种情况。文中通过对拓扑理论的推导,得到了在可行域内寻求优化设计的方案。通过对烧结炉卡箍进行应力分析,并运用ANSYS所提供的变密度分析方法,对整体结构进行了拓扑优化。得到了较为合理的结果。

针对汽车钣金类支架的优化问题,为了减轻支架重量,增强支架刚度。基于有限元中的变密度法,利用Hypermesh软件中的Optistruct模块对某车型汽车ESP支架进行拓扑优化和形貌优化联合优化分析,并利用Optistruct中的OSSmooth模块对优化后的结果进行处理,然后导到CAD软件中进行二次设计。对改进的结构进行分析并与原结构的分析结果进行比较,结果表明优化后的质量减少6%,一阶固有频率提高48%,最大应力减少16%,疲劳强度也大大增强,材料分布更为合理,该设计优化方法为汽车钣金类支架的设计提供了一个新的思路。