文档介绍：重庆大学
硕士学位论文
重型货车车架结构的拓扑优化设计
姓名:巢媛
申请学位级别:硕士
专业:车辆工程
指导教师:胡玉梅
20070420
摘要扭转模态频率也有所提高;结构在典型极限工况下的静强度足够:以虹池的速结构拓扑优化是近年来国际上优化研究热点问题之一,可在改善或保持结构性能的基础上得到材料的最优分布,它使复杂结构在概念设计阶段即可灵活、理性地进行方案优选。本文就其在重型汽车车架结构优化设计领域的应用进行了初步探讨,主要研究工作有:首先,利用的优化模块,根据某重型汽车主车架的实际尺寸、载荷情况,以及边界条件建立了三维拓扑优化基础模型,以多工况变形能为目标函数,体积比为约束函数,通过变密度法,针对同一模型进行了多次拓扑优化计算,得到了一组相似的拓扑结构。其次,根据不同拓扑结构的静力学分析结果,选择了约束函数取值最小的一个拓扑布局,并将它转换为密度一致、厚度均匀,并且方便加工的板壳材料,进行了尺寸优化和形状优化,最终得到该主车架的概念性结构,该结构比原来主车架的结构轻铩最后,对拓扑优化后的主车架结构进行了刚度和强度分析,计算结果显示其弯曲刚度和扭转刚度都有所提高,特别是扭转刚度提高近一倍;弯曲模态频率和度越过含深坑的不平路面瞬态响应仿真分析表明,车架在该路面上行驶规定里程不会产生疲劳破坏。通过本文的研究,得到关于拓扑优化设计和车架结构材料布局的主要结论:①以多工况变形能最小为目标函数,体积比为约束函数对重型汽车车架进行三维拓扑优化设计,能够在尽可能减小车架质量的基础上,得到整体刚度和结构强度比较好的材料拓扑布局;②在车架设计空间内,越靠近车架上下表面的材料利用率越高,且在车架一阶扭转的节线区域,也就是车架的中间部分,上下表面被大面积保留了下来,而上下表面之间的材料却被挖空。说明对于施加到车架上的扭转载荷来说,上下表面的材料是非常有用的,能够有效地提高车架的抗扭刚度;③材料的布局与车架前后悬架的位置和悬架本身的负荷有很大关系。车架前面部分的结构由于负荷小,横梁的尺寸也小、纵梁上分布了很多孔洞,而车架中后部分的结构由于负荷大,横梁的面积也大,纵梁上没有布置孔洞;④由自由模态计算结果来看,在频率比较低的范围产生了车架前后纵梁摆动的局部模态,这是拓扑布局删除了前后端横梁而产生的,说明前后端的横梁或许对提高车架的刚度影响不大,但是为了保证车架前后端不自由摆动,它们在车架中文摘要
结构中是必要的;⑤在进行优化的迭代计算过程中,约束函数设置越小,拓扑结构中被删除的材料越多,迭代收敛越困难。因此,合理设置约束函数值是确保优化计算与迭代效率的一个关键。关键词:结构优化设计,拓扑结构优化,,重型汽车车架,强度分析重庆大学硕士学位论文Ⅱ
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学位论文作者签名:爨妓学位论文作者签名:鳆扳签字日期:知唧年步月争签字日期:土川年缕谷学位论文版权使用授权书独创性声明导师签名:叫杀栖签字日期;年多月争不保密/中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得重迭盔堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本重庞盔堂规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许重鏖太堂凇!D杲饷芎笫视帽臼谌ㄊ椤胫辉谏鲜鲆桓隼ê拍诖颉”本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本学位论文作者完全了解有关保留、使用学位论文的论文被查阅和借阅。本人授权可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密本学位论文属于
髀结构优化的分类优化设计是新兴发展起来的一门科学,也是一项新的技术,在工程设计的各个领域得到了广泛的应用。通常讲的“最优”是指最优值或最佳值献中常用“表示。求解最优值的过程叫“优化”。最优值的概念是相对的,它随着科学技术的发展和设计条件的改变而变化【。优化方法应用到工程设计中就是“优化设计”,它能使工程设计者从众多的设计方案中获得较为完善的或最为合适的最优设计方案。所谓最优设计方案,并不是所有的性能指标都是最优的,因为这些性能指标之间有时是互相矛盾的,通常在设计中总是存在一个或几个主要目标,而其它性能只要符合要求就可以了。即在满足一定的约束条件下,追求例如经济性最好,重量最轻,体积最小或寿命最长等目标。任何一项工程或一个产品的设计,都需要根据设计要求,合理选择方案,确定各种参数,以期达到最佳的设计目标。如今,结构优化已经成为力学的一个重要分支,并逐步应用到工程结构设计中,它主要研究如何