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基于多目标拓扑优化技术的齿轮结构优化设计

作者: 戴护民 来源:机械设计与制造 日期: 2024-09-19 人气:100
为加强齿轮刚度和对外界激励的抑制能力,减少齿轮制造的材料使用率,引入多目标拓扑优化理论并运用OptiStruct对齿轮最佳结构进行设计。首先,依据齿轮的实际工作状况,基于HyperMesh分别以刚度和一阶固有频率为优化目标,以优化前后体积比为约束条件构建齿轮的SIMP优化模型并运用OptiStruct进行求解。然后,采用折衷规划法定义多目标函数,基于层次分析法计算决策矩阵并确定多目标函数的权重因子。最后,运用OptiStruct求解出齿轮结构的最佳材料分布。优化结果表明,优化后的齿轮不仅提高了力学性能和抑制振动能力,还降低了齿轮材料的使用率,实现齿轮结构的轻量化设计。

飞机发动机吊挂多目标拓扑优化研究

作者: 苏长青 杨蕾 郝万里 邓庆 来源:机械设计与制造 日期: 2024-09-07 人气:163
为实现飞机发动机吊挂轻量化设计,在盒式梁式结构吊挂的基础上进行拓扑优化。基于SIMP变密度拓扑优化法,运用折衷规划法定义飞机发动机吊挂实际应用中多工况静态刚度和动态振动频率最大化的综合目标函数,将多目标问题转化为单目标问题,通过层次分析法确定各工况的权重系数,进行吊挂的综合目标拓扑优化。此方法完善了单目标拓扑优化在实际应用条件下难以获得全局最优解的缺陷。优化后模型结果符合设计要求,该方法进行发动机吊挂的概念设计有效可行。

巴哈赛车车架多目标拓扑优化设计

作者: 鲁春艳 万长东 田菲 来源:机械设计与制造 日期: 2024-08-20 人气:79
为了实现巴哈赛车车架的轻量化,以车架刚度和频率为优化目标,采用折衷规划法归一化子目标建立综合目标函数,运用灰色关联分析法评价子目标权重系数,对车架进行拓扑优化;根据拓扑优化的结果对车架进行二次设计,在保证刚度和安全使用条件下,对车架管件进行尺寸优化。分析结果表明,改进后的车架的刚度性能、强度性能和模态固有频率均有提高,车架减重24.1%,证明了优化设计的有效性和可行性,并为车架的相关设计提供了借鉴和参考。

超短筒谐波柔轮拓扑优化设计与分析

作者: 周长宝 来源:机械传动 日期: 2024-06-20 人气:191
为研究高性能超短筒谐波减速器,将拓扑优化理论引入谐波柔轮的设计。基于折衷规划法定义刚度拓扑优化的目标函数,并以体积分数与加工工艺为约束,构建谐波柔轮的拓扑优化模型。基于Abaqus/ATOM的优化准则算法进行求解,利用SolidWorks软件进行二次设计,并通过有限元分析,验证优化前后结果的合理性。该方法对超短筒谐波柔轮的设计和优化具有实际意义。

客车铝合金车身连接件多目标优化

作者: 黄小军 来源:机械工程师 日期: 2024-05-13 人气:77
铝合金客车车身多采用机械连接的方式,连接件的设计质量直接关系到铝合金客车的刚度、强度、模态及轻量化等方面的综合性能。文中面向铝合金公交车车身结构提出一种连接件的多目标优化设计方法,采用折衷规划法将单目标优化转化为多目标优化,根据优化结果获得兼顾刚度和振动频率要求的公交车连接件拓扑结构,并开展整车强度及刚度分析。结果表明优化后的连接件质量减少35.79%;整车一阶固有频率提升12.1%;骨架弯曲刚度和扭转刚度分别提升了14.98%和31.32%;4种工况下公交车整体应力值均未超过其材料的许用应力。

链轮结构静/动态多目标拓扑优化及敏度分析

作者: 陈再发 宋马军 来源:机械设计与制造 日期: 2021-02-10 人气:186
链轮结构静/动态多目标拓扑优化及敏度分析
为增强链轮结构的静态刚度及有效抑制外界激励的影响,将多目标理论并结合拓扑优化理论引入到链轮结构的设计。依据链轮的真实工况,分别对其进行静态刚度和动态固有频率最大化的优化设计。基于折衷规划法定义静态刚度和动态固有频率的多目标函数,并以体积分数为约束条件构建链轮结构的SIMP拓扑优化模型,基于OptiStruct的优化准则算法进行多目标优化求解。运用伴随变量法求解多目标函数相对设计变量的灵敏度,为结构整体性能改善及优化提供准确的梯度信息。最后,以链轮多目标优化结果为参考,基于SolidWorks进行二次设计,并对其进行静力学和模态分析用以验证优化前后结果的正确性。该方法对考虑多个目标的工程结构优化设计具有实际意义。

UUV非耐压承载结构多目标拓扑优化研究

作者: 高启升 朱兴华 谷海涛 林扬 郑荣 来源:机械科学与技术 日期: 2021-01-24 人气:105
UUV非耐压承载结构多目标拓扑优化研究
鉴于非耐压承载结构对于UUV(Unmanned underwater vehicle)的重要意义,提出一种基于折衷规划法建立综合目标函数,以灰色-层次分析确定子目标权重系数的多目标优化方法。以某型UUV的非耐压承载结构为例,首先采用灰色-层次分析法,得到各子目标(典型工况的柔度和前3阶固有频率的平均值)的权重系数;然后,采用折衷规划法进行多目标拓扑优化设计。优化结果表明该方法适用于UUV非耐压承载结构的初始设计,可行且有效。同时,对比层次分析法和灰色关联分析法,该方法计算效率更高,优化结果更加合理。
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