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1.
为提高小型甘蔗收获机的结构刚度,避免共振的发生,同时满足轻量化的需求,对其车架进行多目标多水平拓扑优化。首先建立小型甘蔗收获机车架的三维模型与有限元模型,通过模态试验验证有限元模态的准确性。其次对车架进行静力学分析,并分别以最小柔度和最大动态刚度为目标进行拓扑优化,对优化的模型进行筛选后,再通过静力学分析校验优化结构的安全性。最后,根据优化后的模型加工出实物并进行动态性能测试。通过传递函数测试与振动试验的结果可得：以静力学为目标优化的车架,第一阶频率提高0.1 Hz、峰值频率得到略微改善,并且质量降低10.6%,各频率段的振幅均大于优化前的车架;以侧向支承梁优化的车架,第一阶频率降低0.3 Hz,质量降低21.77%,峰值频率得到轻微改善,1~3 Hz下的振幅略小于原车架;而以动力学为目标优化的车架,第一阶频率提高0.9 Hz,传递函数各项指标均降低,各频率段的振幅均小于优化前的车架,车架质量减少12%,充分达到预期目标,实现车架板梁结构的轻量化和动态特性提升。由验证模态试验得知：三种方式优化后的车架,各阶频率均避开发动机激励以及其他主要激励的频率范围。 相似文献
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根据某专用车辆初步确定的造型和总体布置要求,同时满足车辆在复杂的林区行驶环境中具有良好静动态特性的要求,并实现结构轻量化,利用拓扑优化设计的方法设计了某专用车辆的车架。在概念设计阶段建立了车架结构的拓扑优化设计空间,以弯曲和扭转工况下的柔度最小化为目标函数,以体积为约束条件进行单工况和多工况拓扑优化设计,得到了合理的车架拓扑结构。最后,对优化后的新车架进行了多工况静力学分析和模态分析,通过分析结果可知,新车架具有较高的强度和刚度以及良好的动态特性。 相似文献
3.
基于实测载荷的蔬菜田间动力机械车架结构优化 总被引：2，自引：0，他引：2
蔬菜田间动力机械作为一种新型机器,可以实现不同的收获前机械化作业,车架在田间作业时受到各种载荷作用,会伴随有动载荷影响,有必要对车架进行强度研究与优化设计。研究了其车架基于田间实测应变数据的多目标拓扑优化设计方法。利用HyperWorks软件对该车架进行有限元分析,得到了静应力分析条件下的应力分布,并确定车架的疲劳损伤热点;在数据分析基础上,粘贴应变片,组建动态应变测试系统,采集蔬菜田间动力机械典型作业工况下的载荷时间历程;对实测的应变时间历程数据进行预处理,分析车架在相应工况下的受力情况;利用nCode软件编制载荷谱,进行车架的疲劳分析与寿命预测,以此为基础提出了拓扑优化,构建了综合多种工况、以车架应变能和动态低阶固有频率为响应的多目标拓扑优化数学模型,进行轻量化设计。试验结果表明,车架的交叉焊缝处的疲劳寿命为7.5×104h,为15个测点中最短疲劳寿命,满足使用寿命要求,车架整体结构强度设计过剩。优化后的车架质量减小443.55kg,减轻了53.47%。 相似文献
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为了提升冬枣辅助采摘车的作业性能,对车架结构做了多目标优化设计。在不改变车架原有设计结构的基础上,选取车架19个主要构件的厚度作为设计变量,通过Pro/E和AWB软件建立了车架有限元模型。为了能够准确得到有限元分析数据,设计了试验验证,并对车架进行了有限元静动力学分分析。为了得到车架各性能参数随设计变量变化的灵敏度,使用了AWB作为计算软件,并结合灵敏度分析结果,选取了对车架动静态性能影响较大的设计变量,建立了数学模型并求解得到5组解。同时,采用层次分析法对所得的5组解进行决策优选,获得了最优设计方案。研究表明:建立的有限元模型合理准确;采用层次分析法优化后较优化前车架总质量降低7. 01%,低阶频率提高2. 17%,最大应力降低7. 32%。 相似文献
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《农业装备与车辆工程》2021,(9)
为了实现将舵轮式AGV载重量提高到6t,提高AGV的室外运行能力,参照货车车架以及建筑行业空间桁架结构,设计了一种新型分层边梁式车架和铰接式AGV舵轮减震系统,并对车架进行了静、动态特性分析。之后,为了寻找车架横梁的最佳分布位置,基于变密度法、线性加权法和层次分析法,以车架体积比为约束函数,应变能最小为目标函数,进行了AGV车架多工况下的联合拓扑优化,构建了新的AGV车架空间结构。最后,对新车型进行了力学性能校核。结果表明,优化后的AGV车架新结构最大等效应力为98MPa,减小38%,最大变形量为0.68mm,减小35%,验证了优化设计的可行性,为重载AGV机械结构的设计提供了参考。 相似文献
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《拖拉机与农用运输车》2017,(4)
为使我校研制的警务电动汽车、旅游观光车等车型多样化,在微型电动汽车基础上,设计某型号中型电动汽车车架结构。首先在仿真软件ANSYS Workbench中建立中型电动汽车车架有限元模型,其次对电动汽车车架进行预应力模态分析,最后根据分析结果提出改进方案,利用ANSYS Workbench的DOE优化模块确定角钢型号,进行多目标优化。优化后结果不仅改善了车架动态性能,而且将其质量减轻,在保证中型电动汽车结构稳定基础上,实现了车架轻量化设计。 相似文献
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利用Hyperworks软件平台,建立车架的有限元模型,并对其进行有限元分析.然后以此为基础对车架进行尺寸优化设计,以车架横纵梁的厚度作为设计变量,车架总质量最小作为优化目标,通过优化迭代得到结构尺寸最优的车架.通过优化迭代计算,新车架的总质量减少了22.9%,通过优化前后性能的对比分析,优化后结果符合设计要求. 相似文献
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基于模态分析的液压挖掘机工作装置动态优化设计 总被引：4，自引：0，他引：4
建立了液压挖掘机工作装置的结构有限元模型,通过对该有限元模型进行自由模态分析,得到工作装置的各阶模态频率和模态特性,确定影响液压挖掘机工作装置动态性能的关键模态频率,并以此作为优化目标,对主要结构参数进行灵敏度分析,以确定工作装置动态优化的设计变量。以工作装置几何约束、性能约束等为约束条件,采用扩展拉格朗日乘子法进行动态优化设计。实例分析表明,该动态优化方法,提高了工作装置结构的刚度,降低了结构的变形,改善了工作装置动态工作性能与结构稳定性。 相似文献
12.
《农业装备与车辆工程》2017,(11)
采用有限元分析方法对FSAE(Formula SAE)赛车车架进行轻量化设计优化。在原始FSAE赛车车架进行静力学分析的基础上,总结原结构设计的不合理性,发现其轻量化优化的可能。利用主三角结构内构成辅助三角结构的方式,对发动机舱进行结构优化,使力的传递更合理,结构相比原车架更简洁。通过对主环斜撑末端点的参数化优化以及对其他车架结构的尺寸优化,解决了发动机舱过于紧凑的问题,同时实现车架减重的设计目标。为避免新车架由于共振产生破坏,还对车架进行前六阶的模态分析,保证了车架的安全性。 相似文献
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以挖掘机中部平台主梁为研究对象,构建刚度、静态强度优化模型。以减重5%作为优化的目标函数,使用Inspire拓扑优化设计工具,对中部平台进行拓扑优化。研究发现,该方法可有效地降低中部平台主梁的质量,对其他机械类产品轻量化设计具有一定的指导意义。 相似文献
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《农业装备与车辆工程》2016,(6)
以华南农业大学纯电动方程式赛车为对象,利用Solidworks建立赛车车架的拓扑原型、通过Hyperworks进行拓扑优化。利用Ansys对车架设计方案进行强度、刚度分析及碰撞分析,从而验证了赛车车架设计的合理性及安全性。 相似文献
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徐金府周青山栾福强 《农业装备与车辆工程》2023,(1):108-112
约束阻尼结构拓扑优化是轻量化设计要求下实现噪声与振动控制的关键技术。采用有限元方法建立约束阻尼结构的动力学有限元模型。基于实体各向同性材料惩罚(SIMP)插值方法,以模态损耗因子最大化为目标,约束阻尼材料用量为约束,构建约束阻尼结构的拓扑优化模型。利用伴随向量法推导了目标函数对设计变量的灵敏度,通过优化准则法对优化模型进行求解。数值结果表明:优化后约束阻尼板结构的模态损耗因子提高比基本在50%以上,且振动振幅值有明显抑制。 相似文献
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为了减少原全铝车身纯电动客车车顶骨架刚强度冗余,以某全铝城市客车车身为研究对象,基于拓扑优化理论对车顶骨架结构进行优化。建立全铝客车骨架有限元模型,选取形变较大的车顶骨架进行2种典型工况下的拓扑优化,依据拓扑结果对车顶骨架再设计,通过尺寸优化降低刚强度冗余,完成车顶骨架轻量化。结果表明,优化后的车顶骨架刚强度性能达标,质量显著降低。 相似文献
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以某氢燃料电池运输车车架为研究对象,对现有底盘燃料罐的布置方式进行优化,提出了将原来在车架上方的燃料罐布置到车架两侧的方案,采用有限元建立原车架模型和优化后车架模型,对两种车架的典型工况进行有限元分析。结果表明,优化后车架强度既满足设计要求,也不会产生共振,符合该运输车设计要求。这种车架的布置方法不仅可以规避原方案中燃料罐占据较大空间的弊病,还可以扩大载货使用空间。 相似文献
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车架是电动汽车整体受力的基体,其受力状态复杂,采用有限元方法可以对车架的动态性能进行较为准确的分析,为车架设计提供指导。针对某电动汽车的车架结构,首先利用CATIA建立其3D模型,然后以igs格式导入到HyperWorks中,在HyperWorks中进行几何清理、抽取中面以及划分壳网格,最后在Optistruct求解器中求出该车架在自由状态下的前二十阶频率。仿真结果表明,车架的一阶模态频率与激振频率相近,故需要对车架的结构进行优化。 相似文献
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为实现同时提高双流道泵水力性能和结构性能的研究目标,采用均匀试验设计、高精度流固耦合计算、人工神经网络建模以及多目标遗传寻优相结合的方法,选取蜗壳的进口直径、进口宽度、隔舌安放角和扩散段长度为优化变量,利用均匀试验设计方法设计了50组试验,通过流固耦合计算方法得到双流道泵设计工况点的效率以及蜗壳段的最大应力,并以此为优化目标,通过BP人工神经网络训练建立近似函数,设计了离心泵专用的多目标多学科遗传寻优策略对目标函数进行寻优,得到了蜗壳几何参数组合的Pareto前沿。结果表明:相对于原始方案,优化方案的扩压效果明显改善,并且减少了隔舌处及扩散段的回流现象;优化方案的效率得到提升;优化方案的最大应力和最大应力点的平均振动速度显著降低。 相似文献