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火力与指挥控制 2008年第8期33卷 140-141,152页

作者：王虎奇陈树勋广西工学院广西柳州545006 广西大学机械工程学院广西南宁530004

虚功准则法在结构优化设计中应用非常广泛,但虚功准则法不能考虑载荷对设计变量的导数,这样对外载包括自重及惯性载荷的结构优化效果不理想。采用AN SY S与导重准则法相结合的优化方法对平面五杆结构进行了优化,并与虚功准则法的优化结... 详细信息

虚功准则法在结构优化设计中应用非常广泛,但虚功准则法不能考虑载荷对设计变量的导数,这样对外载包括自重及惯性载荷的结构优化效果不理想。采用AN SY S与导重准则法相结合的优化方法对平面五杆结构进行了优化,并与虚功准则法的优化结果进行了比较。实验结果证明了该方法的有效性和可行性。

关键词：平面五杆结构虚功准则法导重准则法优化设计

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XG958装载机前后车架优化设计及动力学分析

XG958装载机前后车架优化设计及动力学分析

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作者：张潮沈阳工业大学

学位级别：硕士

装载机是一种使用广泛的工程机械，广泛用于建筑、矿山、水电、桥梁、铁路、公路、港口及国防工程中。装载机车架一般包括整体式车架和铰接式车架两类。整体式装载机车架是一个刚性的整体，通常是由钢板经过焊接而成。铰接式装载机车架... 详细信息

装载机是一种使用广泛的工程机械，广泛用于建筑、矿山、水电、桥梁、铁路、公路、港口及国防工程中。装载机车架一般包括整体式车架和铰接式车架两类。整体式装载机车架是一个刚性的整体，通常是由钢板经过焊接而成。铰接式装载机车架通常由前车架和后车架组成，而前后车架是通过铰销铰接在一起，因此在水平面内前后车架是可以相对转动的。装载机车架承载着整台装载机的大部分重量，在作业、行走过程中还会受到各组成系统作用的力和力矩，所以要求装载机车架的强度必须满足需求，而对装载机车架进行强度分析是相当重要的。另外装载机作业或行驶时，经常受到冲击载荷作用，因此还需对装载机车架结构进行动力学研究。首先根据厂方提供的资料在Pro/e中建立了XG958轮式装载机车架的三维实体模型，并导入到有限元分析软件ANSYS中创建有限元模型，运用ANSYS对其进行典型工况的整体受力分析，得到装载机前后车架在各种工况下的应力分布。根据应力分布特点，采用重量约束导重准则法对车架进行等强度优化，确定了边界条件和性能约束，选取了20个板结构厚度为设计变量，确定了前后车架的总重量为目标函数，得出了优化结果，并对优化结果进行了各种工况下的有限元分析。然后对优化后的前后车架分别进行了动力学模态分析，得到了车架的模态频率和振型，得到前后车架的刚度情况，并对前后车架刚度较弱的结构进行了适当的改进，结构改进后的前后车架的刚度得到明显的提高，最后对改进后的前后车架激励频率进行了验证。本文通过对XG958轮式装载机的前后车架进行结构分析和模态分析，取得了比较理想的优化效果：不仅保证了结构的最大应力满足了220Mpa应力约束，而且使车架结构的重量从原始结构的2471kg下降到2439kg，减轻重量32kg。另外，通过模态分析，保证了车架有足够的刚度，避免了车架在工作中发生共振。

关键词：前后车架有限元模型有限元分析导重准则法模态分析

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设计相关载荷拓扑优化与制动器设计方法研究

设计相关载荷拓扑优化与制动器设计方法研究

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作者：向剑辉湖南大学

学位级别：硕士

随着新一代产业革命的到来,交通运输、航空航天、土木建筑以及机械结构及其制造工艺等领域对于相关结构的性能,尤其是轻量化设计下结构的性能提出了更高的要求。拓扑优化设计方法由于其独特的拓扑构型自由设计的特点,在许多结构设计相... 详细信息

随着新一代产业革命的到来,交通运输、航空航天、土木建筑以及机械结构及其制造工艺等领域对于相关结构的性能,尤其是轻量化设计下结构的性能提出了更高的要求。拓扑优化设计方法由于其独特的拓扑构型自由设计的特点,在许多结构设计相关的行业得到了广泛地应用。针对连续体结构优化方面,拓扑优化涌现出许多不同的理论和方法,在解决问题时各自具备自己的优势。在此基础上,拓扑优化方法发展出了适用于复杂工况的拓展,以应对设计相关载荷、多工况、多材料以及多学科方面优化设计的需求。设计相关载荷下的拓扑优化研究一直是学者们研究的重点和难点,仍然需要继续进行研究和探索。同时,运用拓扑优化设计方法进行结构优化设计的研究正变得愈发重要,展现出了前所未有的潜力和价值。本文针对连续体结构拓扑优化设计相关问题和制动器结构的设计方法展开研究。研究了拓扑优化方法在基础理论、设计相关载荷工况以及制动器结构设计方面的问题。针对拓扑优化方法的研究主要从以下方面展开:(1)针对设计相关载荷工况下结构在低密度区域呈现的“附属”效应及其解决策略进行了研究。应用在低密度区域添加非结构质量的解决策略来解决该区域材料分布不明确的问题。对该策略下质量点本身及其大小对优化结果的影响规律展开研究,最后确定了非结构质量的合适大小并验证了解决策略的有效性。(2)建立了一种干片式制动器支撑结构拓扑优化设计模型,采用拓扑优化方法对制动器支撑结构设计进行了研究。通过理论分析提取制动器支撑结构制动工况,并对工况、边界条件以及结构模型进行简化处理以提高优化计算的效率。在需要对变形进行优化的位置设置关键节点,通过提取其位移信息来构成拓扑优化目标函数以实现结构变形最小的优化设计。以获得的拓扑优化设计结构作为参考进行模型的修正和重构,并通过相关特征参数的调整获得满足不同设计需求的制动器支撑结构优化模型。

关键词：拓扑优化设计相关载荷导重准则法变密度法干片式制动器

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