61optistruct在重型车车架优化中的应用--胡玉梅

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1、OptiStruct在重型车车架优化中的应用胡玉梅涂文兵巢媛重庆大学机械传动国家重点实验室OptiStruct在重型车车架优化中的应用OptiStructApplicationinHeavyVehicleFrame胡玉梅涂文兵巢媛(重庆大学机械传动国家重点实验室)摘要:利用HyperWorks的优化模块，根据某重型汽车主车架的实际尺寸、载荷情况，以及边界条件建立了三维拓扑优化基础模型，以多工况变形能为目标函数，体积比为约束函数，通过变密度法，针对同一模型进行了多次拓扑优化计算，得到了一组相似的拓扑结构。然后根据不同拓扑结构的静力学分析结果，选择了约束函数取值最小的一个拓扑

2、布局，并将它转换为密度一致、厚度均匀，并且方便加工的板壳材料，进行了尺寸优化和形状优化，最终得到该主车架的概念性结构，该结构比原来主车架的结构轻630斤。最后，对拓扑优化后的主车架结构进行了刚度和强度分析，计算结果显示其弯曲刚度和扭转刚度都有所提高；结构在典型极限工况下的静强度足够•，以5.4km/h的速度越过含160mm深坑的不平路面瞬态响应仿真分析表明，车架在该路面上行驶规定里程(6000km)不会产生疲劳破坏。关键词:结构优化设计，拓扑结构优化，HyperWorks,重型汽车车架，强度分析Abstract:3Dtopologyoptimizationmodelwas

3、builtaccordingtothetrimsize,loads,andconstraintsbyHyperWorks,takethedistortionenergyunderseveralloadstepsasobjectivefunction,andthevolumefractionasconstraintfunction,usingthemethodofchangingdensity,carryoutseveraltopologyoptimizationsonasamemodel，thenasetofresultsweregot.Onetopologystruct

4、ureofthelowestconstraintfunctionhasbeenswitchtoshell,whichiseasiermanufactured,andhomogeneousondensityaswellasthethickness.Aftersizeoptimizationandshapeoptimizationtheconceptdesignwasturnedout,andthenewframewaslighter315kgthanprimarydesign.Analyzetheintensityandstiffnessoftheframebeingopt

5、imization.Resultsshowthatbothbendingstiffnessandtorsionstiffnesswereimproved;thestructuresatisfythestaticintensitydemandinutmostloadsteps;andthesimulateresultsindicatethatitwillnothasfatigueproblemswhenrunning6000kmthrough160mmdeepnotchroadat5.4km/h.Keywords:StructureTopologyDesign,Topolo

6、gyOptimization,HyperWorks,HeavyVehicleFrame,IntensityAnalysis1概述rti于重型汽车的装载质量大，体积也就比一般载货汽车更庞大，决定了其车架具有尺寸OptiStruct在重型车车架优化中的应用OptiStructApplicationinHeavyVehicleFrame胡玉梅涂文兵巢媛(重庆大学机械传动国家重点实验室)摘要:利用HyperWorks的优化模块，根据某重型汽车主车架的实际尺寸、载荷情况，以及边界条件建立了三维拓扑优化基础模型，以多工况变形能为目标函数，体积比为约束函数，通过变密度法，针对同一模型进

7、行了多次拓扑优化计算，得到了一组相似的拓扑结构。然后根据不同拓扑结构的静力学分析结果，选择了约束函数取值最小的一个拓扑布局，并将它转换为密度一致、厚度均匀，并且方便加工的板壳材料，进行了尺寸优化和形状优化，最终得到该主车架的概念性结构，该结构比原来主车架的结构轻630斤。最后，对拓扑优化后的主车架结构进行了刚度和强度分析，计算结果显示其弯曲刚度和扭转刚度都有所提高；结构在典型极限工况下的静强度足够•，以5.4km/h的速度越过含160mm深坑的不平路面瞬态响应仿真分析表明，车架在该路面上行驶规定里程(6000km)不会产生疲劳