摘要：针对目前大兆瓦风电制动器制动过程中的振动与尖叫以及制动闸片在制动力作用下变形产生的磨损不均匀,根据实体各向同性材料惩罚函数的拓扑优化方法,采用折衷优化法定义多目标结构拓扑优化目标函数,在对制动闸片结构设计的同时,提高其静态刚度与动态振动频率,避免了单目标结构优化对问题考虑不周全的缺点,得到最佳拓扑模型.重构闸片模型,比对分析原模型与重构模型,结果表明:优化后的模型满足原模型静刚度且提高振动频率,同时避开尖叫频率,提高摩擦材料的利用率.

摘要：针对微电容加速度计一阶固有频率和横向抗干扰能力进行多目标拓扑优化设计,建立了微电容加速度计弹性梁和质量块的一阶固有频率最大和横向抗干扰能力最强的多目标结构拓扑优化模型,以体积比作为约束条件,采用优化准则算法进行迭代求解,获得在不同权值下的微加速度计弹性梁和质量块的多种优化的结构拓扑形式,计算结果表明,通过多目标结构拓扑优化设计可以有效地提高微电容加速度计的综合性能.

摘要：为了综合考虑静态刚度和动态频率的拓扑优化,提出了一种带有权重系数的多目标拓扑优化研究方法.基于SIMP变密度法,利用折衷规划法,采用正交试验设计法,灰色关联度法,熵权法和层次分析法等4种方法引入权重系数,建立了考虑静态刚度和动态频率综合优化目标函数.该方法对地铁车座椅模型实现了多工况柔度最小化和低阶频率最大化的多重目标拓扑优化,保证了结构具有良好的静动态性能,同时得出层次分析法更适合用于确定多目标多工况拓扑优化目标函数中的权重系数分析,能够更好地反映不同工况的重要程度,提出的多目标拓扑优化研究方法可以应用于铁路车辆结构拓扑优化设计中.

摘要：以负泊松比和刚度为优化目标,构建多目标拓扑优化模型.利用改进的优化准则(OC)算法求解该模型,得到兼具吸能和承载性能的多孔结构,并利用选择性激光熔覆技术(SLM)制造该多孔结构.通过对优化结构进行有限元仿真和压缩实验及分析,得到多孔结构的形变图、应力-应变曲线及能量吸收曲线.分析结果表明:等效刚度大的结构负泊松比值较小,受压内缩量小,平台应力和能量吸收量大,但易出现应力峰值;等效刚度小的结构负泊松比值较大,受压内缩效果明显,平台应力和能量吸收量小,但平台应力平稳,能量吸收增量大.模拟仿真和实验测试验证了本方法用于耐撞承载结构的拓扑优化设计的有效性.

摘要：提出了一种车门内板加强筋布局优化仿生设计思路。结合单一车门内板在下沉工况、侧向柱碰撞、抗凹工况、一阶模态这4种工况下的拓扑优化结果,基于折衷规划法对车门内板进行多目标拓扑优化;结合多目标拓扑优化结果与蜻蜓翅脉优良结构,对车门内板的加强筋进行仿生设计;结合灰色关联度分析法与层次分析法,确定了多目标优化函数中各工况的权重比。研究结果表明:车门质量减轻了2.7%,并且在同样的载荷下,车门抗凹位移减少了37.6%,最大应力值减少了1.4%;下沉位移减少了27.1%,最大应力值减少了36.8%,侧向柱碰撞侵入量减少了1.5%,一阶固有频率增加了3.7%。设计结果为车门内板加强筋布局设计提供了新思路,一定程度上具有切实的工程应用价值。

摘要：采用并联原型机构微分雅克比矩阵与实体各向同性材料惩罚函数法(Solid isotropic material with penalization, SIMP)相结合的拓扑优化方法,以柔度最小和低阶模态频率最大为多设计目标,建立平面三自由度柔顺机构拓扑优化模型实现拓扑优化。以拓扑优化得到的模型边界为形状优化为设计变量,对拓扑优化模型应力与末端位移约束为优化目标进行二次优化。采用增材制造方法3D打印技术对平面三自由度柔顺机构拓扑构型进行加工,并采用雷尼绍双频激光干涉仪进行测量与数据采集。实验与有限元仿真对比结果表明:采用多目标拓扑优化和形状优化组合形成二次优化,运用二次优化方法设计得到的平面三自由度柔顺并联机构,在满足机构具有很好的整体刚度要求下,拥有很高的低阶模态频率实现振动拟制,而且能够实现微纳尺度位移运动特性。

摘要：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Hyper Works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n Code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. 55 kg,减轻了53. 47%。

摘要：研究了VHT800立式车铣加工中心立柱结构的静动态优化及轻量化设计方法,解决了企业经验设计结构存在的静、动态性能不足以及结构过于笨重的问题。首先基于机床实际典型工况下的立柱载荷及边界条件,运用拓扑优化技术建立了体积约束下的立柱结构多工况静态性能和动态性能多目标拓扑优化概念模型;然后对概念模型进行结构刚度设计及工艺设计。最终为企业提供了新的立柱结构方案,该方案的结构刚度和一阶固有频率比经验设计结构分别提高了13.6%和17.1%,同时质量减轻了9.7%,表明该设计方法能够有效提高机床立柱结构静、动态性能并实现结构轻量化设计。

摘要：为了解决某电动汽车前舱盖质量轻量化、模态特性及行人碰撞安全之间的矛盾,运用HyperWorks软件对前舱盖进行了结构优化设计。首先,对电动汽车前舱盖进行了行人头部碰撞仿真模拟,计算出其头部损伤值HIC;其次,利用折衷规划法对前舱盖内板进行了多目标拓扑优化设计,并且对改进后的模型进行了碰撞仿真及结构强度验证;最后,运用自适应响应面法对前舱盖内、外板进行了多目标尺寸优化设计。优化结果表明:改进后的前舱盖总质量减少8.8%;其低阶固有频率值均大于共振频率;改进后的前舱盖HIC值为858.6,达到了我国行人安全保护法规的标准。

摘要：为降低镗轴滑枕刚度、固有频率、重量等对加工零件精度的影响,以TX-1600G镗铣加工中心镗轴滑枕为研究对象。应用结构拓扑优化SIMP法并结合折衷规划法和功效函数法,通过间接法建立镗轴滑枕有限元拓扑优化模型,以应变能和模态特征值为综合目标函数设计响应,结构体积为主要约束条件,进行拓扑优化并综合加工工艺等其它因数。在此基础上对比了几种筋板布局,发现双X形筋板综合性能最佳,选用该种筋板对滑枕进一步优化,完成了旨在提高镗轴滑枕动静态特性的多目标优化设计。并与原结构进行对比,验证了结构优化的有效性。为加工中心其他部件的拓扑优化及后续形状、尺寸优化提供了参考数据和基础。