应力约束下半挂车车架的拓扑优化设计

《应力约束下半挂车车架的拓扑优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、大连理工大学硕士学位论文摘要半挂车是公路货物运输的主要工具之一，承载量大、车架强度要求高、结构笨重是其主要特点，其后果是制造成本高，牵引车燃油经济性差。所以，对其进行轻量化设计非常重要。轻量化设计的主要途径之一是结构优化设计，而结构拓扑优化设计可以在设计初期为设计者提供合理的概念设计，对减轻结构重量效益更大，因此，本文采用结构拓扑优化的方法对半挂车车架进行优化设计。本文的创新点有两个：一是考虑了车厢底板对车架结构布局的影响；二是考虑到车架纵梁受轮距的限制，其位置基本固定，不能随意布置。建立的基结构既有需要优化出横梁、侧悬梁布局的拓扑优化薄板，又有不参与结构拓扑优化

2、的车厢底板、车架纵粱，而这两部分相互耦合，使模型更加复杂，增加了求解难度。针对上述问题，本文建立了应力约束下半挂车车架的拓扑优化模型，提出了简化策略和求解策略，优化过程中以拓扑优化薄板的厚度为设计变量，以该板的体积最小为优化目标，确定车架横梁和侧悬梁的最优布局。本文根据优化方法和求解策略，使用ANSYS参数化设计语言编写基结构有限元分析程序，FORTAN语言编写优化程序，c++语言编写绘图程序，为半挂车的设计提供了一条新的思路。最后以某型半挂车为例，对其弯曲工况和扭转工况下的横梁和侧悬梁布局图进行了设计，优化结果表明该方法是合理的。关键词：半挂车；车架；结构拓扑优

3、化；应力约束应力约束下半挂车车架的拓扑优化设计OptimalTopologyDesignforFrameStructureofSemi—trailerunderStressConstraint／、bstrae'l：11”trailers8reoneoftheimportantequipmentsofroadtransportofgoods．Theycontainseveraldistinctcharacteristics：bigbearingcapacity,highstrength,heavyweight,however,theyalsolieinhighCOs

4、t，badvehiclefueleconomyofthefull-trailertowing．So，thelight-weightdesignsoffl"amestructureareverynecessary．Themainmethodoflightweightdesignisstructureoptil／li删ondesign,andfurthermore．thedesignersc∞obtainsOmereasonableeoneer,tdesignsfromthestructuretopologyoptimization,whicharebenefitto

5、reducetheweightofstructure．TMspaperintroducesthetopologyoptimizationmethodwhichappliesthen'ailerframe．Therellrl，twoinnovationpoints．Firstly,theimpactoftheplatformfloorisconsidered．Secondly,theearlingswhicharelimitedbywheelbasecannotchange也cirposition．1meinitialstructurecontainstheopti

6、mizationregionwhichoptimizestheconfigurationofbeamsandcantileverbeams，andthe110noptimizationlegionwhichcontainsplatformfloorandearlings．SOthemodelisverycomplexandnoteasytobesolved．ThesimplifyingandsolutionstrategiesIU*t，proposedtosolvetheproblem．Amodeloftopologyoptimizationfortheframe

7、ofthesemi-trailerunderstressconstraintispresented,thethicknessofthetopologyoptimizationsheetisthedesignvariable,andthemillimulTlvolumeofthesheetistheoptimizationobjectiveduringtheoptimizationprocess，thentheoptimaldislribufionofthebeamsandcantileverbeamsiSdetermined．Accordingtotheopdmi

8、zatio