山地车车架结构灵敏度分析及优化设计.pdf

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1、第10期机械设计与制造2013年1O月MachineryDesign&Manufacture233山地车车架结构灵敏度分析及优化设计陈敏，张华伟，吴智恒，郑振兴(1．广东省工业技术研究院广州有色金属研究院，广东广州510651；2．广东技术师范学院，广东广州510665)摘要：采用hypermesh软件建立山地车车架有限元模型，分析了车架在实验载荷工况下的等效应力和变形。使用hyperstudy和radioss计算了该模型在实验载荷工况下最大变形的灵敏度，并提出相对灵敏度绝对值较大的组件的弹性模量和厚度作为轻量化设计变量。在保证

2、一定的强度、刚度条件下，按照高刚度、轻质量的要求对车架组件进行参数优化。根据优化后的参数，在radioss中对车架施加相同的载荷和约束，进行求解，优化后结果明显优于优化前方案。对于多参数结构优化问题，应用优化思路进行结构优化，能减小设计的盲目性和设计成本，加快新产品的设计开发。关键词：灵敏度分析；尺寸优化中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)10—0233—03StructureSensitivityAnalysisandOptimizedDesignoftheMountainBikeFram

3、eCHENMin，ZHANGHua-wei，WUZhi-heng，ZHENGZhen-xing=(1．IndustrialTechnologyResearchInstituteofGuangdongProvince，GuangzhouNon-FerrousMetalResearchInstitute，GuangdongGuangzhou510651，China；2．GuangdongTeachersUniversityofTechnology，GuangdongGuangzhou510665，China)Abstract：Ite

4、stablishesfiniteelementmodelofthemountainbikeframeinHypermesh，andanalyzesVonMises8tressanddlacementofthef~oaeintestingconditions．Itcalculatesthesensitivityofthemoxdisplacementandputsforwardthemethodoflightweighting．whichrefersthecomponentselasticmodulusandthicknesswi

5、ththelargerelativesensitivitynsdesignvariables．Basedonappropriaterigidityandstrength，accordingtothedertmndofhighstifness，small，懈s，itaccomplishesparametersoptimization,Accordingtotheoptimizedparameters，itappngthesameloadandconstrainuintheradioss．optimizedresultisbette

6、rthanthefo丌Usingthismethodsforthestructure~timizationproblemofmultipleparameters，willred￡etheblindnessofdesignandthedesigncost，speedupthedesignanddevelopmentofnewproducts．KeyWords：StructureSensitivityAnalysis；SizeOptimization1引言式中：，x：，⋯，设计变量i厂()一目标函数；)—不等式约束函数；()—等式约

7、束函数；下角标￡表示下限lower山地车经常行驶在比较复杂的路面，车架要求具备高强度limit)；上角标表示上限(upperlimito在优化软件中，目且轻量化的特性，但是轻量化对车辆强度和刚度产生重要影响，标函数f(X)、约束函数．g()与^()是从有限元分析中获得因此，这两方面需要优化处理。目前，优化技术已应用于结构设计的结构响应。设计变量是一个矢量，它的选择依赖于优化的初始阶段，而不是仅凭经验来设计或改造结构，结构优化设计类型。根据设计变量的性质不同，一般可以将结构优化问题中有拓扑优化以及形状和尺寸优化，车架的设计要求，采

8、用灵分为三类，即参数优化(也称尺寸优化)、形状优化和拓扑优敏度和尺寸优化相结合的分析方法对车架进行优化设计，满足了化。优化变量为梁的横截面面积或板壳的厚度分布等。性能要求。2_2灵敏度分析方法2结构优化和灵敏度分析方法结构设计中的灵敏度分析是分析结构性能参数对结