应急泵组柴油机后脚悬置的拓扑优化设计.pdf

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1、·机械制造·付保荣，等·应急泵组柴油机后脚悬置的拓扑优化设计应急泵组柴油机后脚悬置的拓扑优化设计付保荣，朱珊莹(1．武汉长海高新技术有限公司。湖北武汉430223；2．中南民族大学生物医学工程学院，湖北武汉430074)摘要：为了改善应急泵组柴油机后脚悬置的使用工况，利用Pro／E软件创建了三维实体模型，并将其导入ANSYSWorkbenchEnvironment中进行拓扑优化，根据拓扑优化结果在Pro／E中更新了模型。然后使用AwE的DS模块对优化前后的模型进行静力学分析并进行比较。通过比较可以看出，拓扑优化后的模型在满足使用条件的情况下还大幅

2、地降低了模型质量。关键词：拓扑优化；变密度法；柔顺度；非线性关系；惩罚因子中图分类号：TH122文献标志码：B文章编号：1671-5276(2013)04-0039-03TopologyOptimizationDesignforRearSuspensionofEmergencyDieselPumpFUBao．rong．ZHUShan．ying(I．WuhanGreatSeahi-techCo．，LTD，Wuhan430223。2．CollegeofBiomedicalEngineering，South-centralUniversityforNa

3、tionalities，Wuhan430074，China)Abstract：Inordertoimprovetheworkingconditionoftherearenginesupportfortheemergencydieselpumpset，the3DmodeloftherearenginesupportisbuiltuDbyPro／EandleadedintoANSYSWorkbenchEnvironmentfortopologicaloptimization．ThenthemodelismodifiedinPro／Eaccording

4、totheoptimizationresults．ByanalysisandcomparisonwiththemodelsoptimizedbMoroandafterwithAWE’Sdesignsimulationmodel，itshowsthattheweightoftherearenginesupportisreducedgreatlymeanwhiletheuseconditionismet．Keywords：topologicaloptimization；variabledensitymethod；complaisance；nonlin

5、earrelation；penaltyfactor建模，并使用ANSYSWorkbench对模型进行拓扑优化设0引言计，最终获得优化的后脚悬置模型。应急泵组的柴油机后脚悬置是机组中重要的支撑部1拓扑优化理论基础件之一，其刚度、强度直接影响机组运行的稳定性和机组的使用寿命。它主要由弯板和筋板焊接而成，筋板的焊接结构拓扑优化方法的主要思想是在给定设计空间、约束部位往往就是运行中出现开裂现象的关键部位，筋板焊接条件和荷载条件等要求下寻求材料在设计区域内的最优分部位的应力状态对支撑的可靠性起决定性作用。为了改布J。结构拓扑优化根据优化对象的不同可分为连续

6、体的善后脚悬置的应力条件、提高支撑的稳定性，通常情况下结构拓扑优化和离散结构拓扑优化。对于连续体的结构拓都是采取增加基板(即弯板)厚度、加长筋板焊缝的方法。扑优化，有穷举搜索方法、均匀化方法、渐进法、变密度法等求这种做法确实起到了改善后脚悬置应力状态的作用，但也解理论，ANSYS拓扑优化采用的是变密度法。致使柴油机本体某些部位的工况恶化。因此，有必要进一变密度法假设模型材料的宏观物理常数和其密度之步研究支撑脚的工况模型，科学、合理地设计后脚悬置。间存在着非线性关系。将连续体结构离散为有限元模型ANSYSWorkbenchEnvironment(简

7、称AWE)是ANSYS之后，先指定每个单元内的密度为相同，并以每个单元的公司开发的新一代多物理场协同CAE仿真平台，主要由密度为设计变量，以结构的柔顺度最小为目标，同时还要几何建模(DM)、网格操作(CFX)、结构／热分析(DS)、优考虑材料的质量约束(或体积约束)和平衡条件。假化设计(DX)和网格转化器(FEmodeler)等五大模块组定单元密度和材料特性之间的非线性关系为：成¨‘3J。其中，几何建模DM模块是以分析模型为目标的r／(r／／)=r／it／0CAD参数化建模工具；结构／热分析DS模块是ANSYS的㈩求解器，可以用于线性E线性结构分

8、析、模态分析、热传递分析、谱分析、线性屈曲分析和拓扑形状优化。对于式中，叩。为实际使用材料的密度；E。为实际结构的弹性模CAD建模，AW