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垂重三三三董三薹童兰三三三三三三三!__重型专用车车架轻量化结构优化设计1一一舢甅和板壳厚度。如果以结构参数粄#稀巍保琓。成耀龙马力王皎武汉理工大学车辆轻量化是减少原材料的消耗、降低车辆的生产成本、减少排放的最有效措施之一。对于特种重型专用车,车架自重和其所占整车重量比例均较大,因此减轻车架自重对车辆轻量化研究具有重要的意义。减轻车架自重一般有两种途径:一是从新3材料制作车架,以减轻结构重量;二是从优化设计人手,对现有钢结构车架进行结构优化设计,在保证承载能力和可靠性的前提下减轻其质量。前者轻量化效果明显,减重幅度比较大,但具有研发成本高,工艺复杂等困难;后者成本低容易实现,如果方案得当也能得到良好的轻量化效果。本文以车架各部件的板厚为设计变量研究了重型专用车车架轻量化结构优化设计问题,给出了参数化优化数学建模,并结合某特种重型专用车车架进行了结构优化设计,给出了优化设计方案,在保证原车架承载能力的前提下使其重量减轻约%。车架轻量化结构优化设计数学模型重型专用车通常采用边梁式车架结构,影响车架重量的主要因素为结构参数,如车架的几何尺寸(x)车架轻量化结构优化设计数学模型一般可表示为:求zzz使满足g(X)O式中,为不等式约束函数,为等式约束函数,2坏仁皆际鍪琭为等式约束个数。约束条件可以是强度约束、刚度约束、动态特性约束以及几何约束等。目前计算结构强度、刚度和动态特性最有效的方法为有限元法,因此要进行车-3利用不同的有限元分析系统进行车架结构优化湖北武汉摘要:采用有限元法结合数学规划法对重型专用车车架进行了轻量化结构优化设计。该优化模型以车架的总重量最小为优化目标,以纵梁各段的板厚为优化设计变量,而以车架的强度值作为优化状态变量进行优化,并对优化后的模型进行刚度校核,最终得到的车架结构在满足强度和刚度要求的前提下,与原结构相比重量减轻约%,取得了较好的轻量化效果。关键词:有限无法优化设计轻量化丰采TP391文献标识码:恼卤嗪牛。mlzatinbjectshelIx{z瑉。,琺,琙+1981cADcAEYaolon2Z錶%癵籓^(X)0收稿日期:——;—
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堡塑:稀齤三三:三三三三裹三三三三三三三圣三圣三三襩,琻直鹞5趜个构件板厚和相应的板min(x)p>Aggg面积;ā:蚮⋯为第龉辜搴竦纳舷孪拗担粀结构刚度计算值,蚲⋯。本文ANsYsANSYs限来控制其约束范围,设计变量的范围也可通过指定其上下限来实现。如果以各部件的板厚为优化设(1)表示为:求X}2z}≠。。≤￡;躾⋯。使满足SsS"fA为车架总质量;2牧厦芏龋籹为车架的强度计算值,蛃。。分别为结构强度约束上下限值;胄为限值。其它约束如动态特性约束和几何约束可类似表达。ANSYS3?楹虳模块。车架轻量化结构优化为多工况约束非线性优化问题,因此采用OptANsYs要指定优化设计变量,并对设计变量初始化,给出设计变量的上下限值;然后以设计变量为参数建立参数化有限元计算模型,并初步进行有限元计算分析,以验证模型的有效性。参数化建模完成后,即可指定约束函数和目标ANsYS语言编程计算,约束范围可通过指定状态变量的上下