矿用车车架结构的静动态多目标拓扑优化.pdf

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1、汽车工程2015年(第37卷)第5期AutomotiveEngineering2015(Vo1．37)No．52015101矿用车车架结构的静动态多目标拓扑优化：}：臧晓蕾，谷正气，米承继，f_~f-，蒋金星，王玉涛。(1．湖南大学，汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙410082；2．湖南工业大学，株洲412007)[摘要]为了实现行驶工况极为恶劣的矿用车的车架结构的静动态多目标拓扑优化，以静态多工况下刚度和动态多个低阶频率为目标函数，提出了一种车架多目标拓扑优化方法。基于变密度法建立车架结构拓扑优化模型，采用折衷规划法确定多工况刚度拓扑优化目标函数，以平均频率法确定振

2、动频率目标函数，并利用层次分析法选定子目标权重。优化结果显示车架的刚度和固有频率均有提高。对优化后的新车架和原车架进行疲劳寿命的对比分析，结果表明：采用多目标拓扑优化后车架的疲劳寿命明显提高，改善了车架的使用性能。关键词：车架结构；变密度法；层次分析；多目标拓扑优化Static／DynamicMulti—objectiveTopologyOptimizationoftheFrameStructureinaMiningTruckZangXiaolei，GuZhengqi，MiChengji，WuWenguang，JiangJinxing&WangYutao。1．Hunan叻l，

3、StateKeyLaboratoryofAdvancedDesignandManufacturingforVehicleBoay，Changsha410082；2．HunanUniversityofTechnology，Zhuzhou412007[Abstract]Toachievestatic／dynamicmulti-objectivetopologyoptimizationfortheframestructureofaminingtruckinextremeadverseworkingconditions，amulti—objectivetopologyoptimiza

4、tionschemeforvehicleframeisproposedwithstaticstiffnessformulti—conditionsandmulti-low—order—frequenciesasobjectivefunctions．Atopolo—gYoptimizationmodelforframestructureisbuiltbasedonvariabledensitymethod，andtheobjectivefunctionsformulti·conditionsstiffnesstopologyoptimizationandvibrationfre

5、quencyoptimizationaredeterminedbyusingcompro·-raiseprogrammingapproachandmeanfrequencymethodrespectivelywiththeirweightingfactorsselectedbyanalytichierarchyprocess．Topologyoptimizationisperformed，leadingtotheincreasesinbothstiffnessandlow—ordernatu—ralfrequenciesofframe．Acomparativeanalysis

6、onfatiguelifeisperformedonbothnewframeafteroptimizationandoriginaloneandtheresultsshowthataftermulti—objectivetopologyoptimizationthefatiguelifeofframeisapparentlyincreasedwithitsoperationperformanceimproved．Keywordsiflamestructure；variabledensitymethod；analytichierarchyprocess；multi-object

7、iveto—pologyoptimization和形状优化，其中，结构的拓扑形状起主导作用，拓Hfj百扑优化已经成为复杂结构和部件优化的关键技术。目前连续体的拓扑优化主要以单目标优化问矿用车属于非公路运输车辆，其行驶环境恶劣，题为研究对象，大多以柔度为目标函数，并对新而车架作为主要承载部件，其结构直接影响整车的设计的车架进行简单的固有频率分析，或以柔度和性能和使用年限，因此对车架结构的优化就显得尤1阶特征频率为目标进行优化J，但忽略了1阶固为重要。车架结构的优化包括拓扑优化、尺寸优化有频率最高时低阶固有