hyperworks在精密铸造产品优化设计中的应用论文

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1、HyperWorks在精密铸造产品优化设计中的应用论文.freel）屈服强度（MPa）抗拉强度（MPa）ZGD410-7002.1E+050.37800410700四、拓扑优化和形状优化4.1车身后悬置支架的拓扑优化拓扑优化就是在产品初时设计阶段，利用优化计算得到满足设计要求的结构外形，并且可以返回到CAD，进行详细的结构设计，然后再利用形状或尺寸优化调整细节，最终得到满足要求的设计方案。对于这个后悬置支架的拓扑优化，主要问题是怎样使支架结构合理布置，以及如何最好的模拟支架所受的垂直载荷和侧向载荷。在本次拓扑优化过程中，采用后悬置支架与横梁整体分析，但对后悬置支架单独

2、优化的方式，这样获得的结果更趋近于真实的情况。由于拓扑优化对加强筋及凸缘刚度的敏感性较高，因此在采用传统的拓扑优化方法，定义设计变量时，将体积和应变能作为目标响应，设计空间的体积减少量作为优化的约束条件，总体的应变能作为最终的目标函数，这里的总体应变能不仅包括设计空间的应变能，同时也包括非设计空间的应变能。最后，根据拓扑优化结果云图，返回CAD模型，结合精密铸造工艺，尽可能的凸出筋骨，减少大平面，在遵循实体最小原则下重新进行三维设计造型。优化云图及结构优化方案见图（5）拓扑优化云图（一）拓扑优化云图（二）结构优化方案图（5）拓扑优化云图和结构优化方案4.2车身后悬置支

3、架的形状优化根据以上拓扑优化结果，确定了一个在给定载荷条件下满足设计要求的最佳结构布置方案，在此方案的基础上，对后悬置支架进行细节优化——形状优化，在形状优化中，同时要考虑结构应力和屈曲变形。理论上为了突出筋骨，保持整个结构布置的均匀化，同时减少局部应力的集中，我们只对该有限元模型做局部形状优化，如图（7）所示，这样就避免整体优化时间上的浪费。图（7）为形状优化建立了有限元模型之后，我们要将适合铸造的工艺参数、应力标准和屈曲要求作为形状优化的设计约束，将质量最小化设为设计目标函数，对于应力约束，设计约束不允许该处的最大应力超出材料的屈服极限，同时在实际优化过程中，该处

4、结构的厚度只能要求向内侧移动，高度只能向上移动。最终经过形状优化后结构见图（8）所示：图（8）形状优化后最终结构图五、结构验证与对比分析经过拓扑优化和形状优化，我们最终得到了较为理想的设计方案，为了验证该优化方案的可靠性，特对此机构进行有限元分析计算，同时对用传统的经验类比方法设计的优化方案进行分析对比。用传统经验类比方法设计的方案如图（9）图（9）传统优化设计方案结合实际受力情况对传统优化设计方案和拓扑优化方案分别做有限元验证分析，应力云图见图（10）传统优化设计方案应力云图拓扑优化方案应力云图图（10）方案验证应力云图由以上分析可知，传统优化设计方案最大应力高达7

5、26MPa，出现在台肩处，而拓扑优化方案的最大应力虽然达到576MPa，但是位置出现在弧型横梁上，与传统优化设计方案相比，相同位置的最大应力由710MPa减少到216MPa。其对比参数见表（3）：表（3）优化前后结构性能对比最大应力（MPa）最大变形（mm）重量（KG）减重率（%）原始结构3274.5321.4传统优化结构7265.4913.935%拓扑优化结构2304.3613.835.5%六、结束语经过上述优化方案的对比，我们可以很清楚的看到，利用传统的优化方式和利用HyperPa，远远超出了材料的屈服极限，在使用过程中很容易就发生断裂；而采用HyperPa，低于

6、所使用材质的屈服极限410MPa，且同一部位由传统优化结构的710MPa减少到218MPa，同比强度增加了2.65倍，刚度增加了1.27倍，并且优化后的产品结构更适合于铸造工艺。由上述可知，车身后悬置支架的优化设计验证了Hyperesh从入门到精通北京科学出版社2005