摘要：为解决汽车驻车制动操纵机构质量超重问题,考虑刚度最大和质量最小两个目标,运用折衷规划法建立了手制动操纵机构的多目标拓扑优化数学模型,在连续体结构变密度拓扑优化方法基础上,建立了驻车制动操纵机构的有限元模型,利用Optistruct软件进行了多目标拓扑优化分析。结果表明,优化后驻车制动操纵机构刚度满足要求,质量有所减轻,并通过实际样件的耐久试验验证了此方法的可行性。

摘要：以某型纯电动客车电池箱箱体组件为研究对象,利用UG和HyperMesh进行箱体组件有限元模型的建立.基于带权重的折衷规划法,建立多工况拓扑优化数学模型,确定箱体组件优化设计空间,利用OptiStruct完成箱体组件的拓扑优化设计;基于优化设计结果,对箱体组件进行可制造化处理及二次设计,并对其进行随机振动仿真分析.结果显示,优化后的箱体结构满足设计要求.依据GB/T 31467.3-2015国标振动测试方法,对优化后电池箱样箱进行了振动试验,试验结果满足振动测试要求.这种基于折衷规划的结构多工况拓扑优化设计方法,不仅在保证结构性能的基础上减轻了电池箱质量,而且缩短了其研发周期以快速响应市场需求.

摘要：汽车动力总成悬置支架设计是一个静动态多性能指标的优化过程。为克服单目标拓扑优化的局限性,以静态多工况下刚度和动态特征值为性能指标,采用折衷规划法定义目标函数,构建多目标连续体结构拓扑优化数学模型,进行悬置支架多目标拓扑优化。依据拓扑优化结果并考虑制造工艺性等要求,对悬置支架进行详细设计。最后对支架设计模型进行强度校核、模态仿真分析和耐久性试验验证,结果表明,采用所提出的方法进行悬置支架的概念设计可行且有效。

摘要：针对结构的多目标拓扑优化设计,提出一种基于折衷规划法归一化子目标建立综合目标函数、以灰色综合关联分析确定综合目标函数中子目标权重系数的方法。以某商用车悬架控制臂为例,运用动力学分析、静力学分析和模态分析,得到控制臂在典型工况下的刚度性能、强度性能和固有频率。用板结构进行拓扑优化和形貌优化确定控制臂外轮廓形状,再分别采用单目标拓扑优化降低典型工况下的柔顺度和提高前三阶固有频率,并采用多频率加权方式来抑制频率单目标优化时的振荡现象。将单目标拓扑优化形成的子序列与各个目标最优值形成的最优序列进行灰色综合关联分析,得到子目标的权重系数。用折衷规划法进行多目标拓扑优化,根据优化结果对控制臂进行改进设计。改进后结构分析表明:优化后的控制臂质量减轻9.3%,整体刚度性能和强度性能明显增强,各阶固有频率均有不同程度提高。

摘要：结构刚度、振动及开口处强度影响开口甲板服役寿命。针对开口甲板型式,以多项式惩罚模型(Polynomial penalization model,PPM)为理论依据并辅以三段式延拓(Three-stage continuation,TSC)法,提出一种基于折衷规划法(Compromise programming method,CPM)和改进博弈论四重组合赋权法(Improved fourfold combination weighting model of game theory,IFCWGT)的强度-刚度-振动多目标拓扑优化(Topology optimization,TO)综合策略。为缓解传统变密度法收敛至局部最优解及局部模态问题,将应用TSC技术的PPM引入至开口甲板多目标概念设计领域。建立结合CPM和PPM-TSC的最大单元应力最小化、静态多应变能最小化、动态多频率最大化的多目标TO模型并应用β法以获取Pareto妥协解。提出利用博弈论思想无偏好耦合层次分析(Analytic hierarchy process,AHP)法、熵权法(Entropy weight method,EWM)、基于层间相关性(Criteria importance through intercriteria correlation,CRITIC)法及变异系数法(Coefficient of variation method,CVM)的IFCWGT策略,以得到兼具设计决策者主观价值和数据客观性的子目标综合权重因子。研究表明,所提出的融合四种主客观赋权法的IFCWGT技术在子目标权重分配及开口甲板拓扑性能、拓扑布局方面更具先进性。

摘要：为了减少工业机器人的制造和各种环境等随机不确定性因素造成结构系统性能下降,且综合提高其静动态特性、降低结构质量,提出一种考虑刚柔耦合的工业机器人多目标可靠性拓扑优化方法。利用多体动力学和有限元方法建立刚柔耦合动力学模型,获得特殊工况下臂部动态载荷。采用一次二阶矩法得到臂部可靠性指标,并用可靠性指标反映不确定性因素的影响,提出基于折衷规划法归一化子目标建立综合目标函数、以层次分析法确定综合目标函数中子目标权重系数,对臂部结构进行基于可靠性约束的拓扑优化设计。研究结果表明,优化后得到的臂部在满足可靠性的条件下质量减轻,整体刚度和强度性能明显增强,各阶固有频率均有不同程度提高。

摘要：对某装载机驾驶室及室内声腔进行建模得到声振耦合模型,通过SIMO法模态试验验证所建模型的准确性,测取悬置点激励力并进行频响分析及室内噪声预测。结合耦合模态频率和噪声曲线峰值频率确定关键优化频率,在驾驶室的最大扭矩工况下进行静力学分析,采用折衷规划法和平均频率法将驾驶室静态整体刚度和多阶关键频率归一为Euclidean距离的多目标函数,对驾驶室进行多目标形貌优化。结果表明:此优化方法在驾驶室结构优化上的应用综合提高了结构整体刚度和多阶关键固有频率,避免了单频优化时频率震荡现象,得到了优化目标的整体Pareto最优解,室内噪声总声压级降低了3.03 d B。

摘要：为给矿用自卸车车架结构设计和优化提供参考,针对国产首台300t矿用自卸车工作环境极其复杂、行驶路况极为恶劣以及载重量大而导致车架结构容易破坏失效的情况,采用SIMP变密度法对其进行拓扑优化研究,以多工况下的刚度和一阶振动频率为目标,并利用折衷规划法定义的多刚度和高频率的多目标拓扑优化函数进行优化。依据优化结果设计了新的车架,并比较了经验设计下的车架和新车架的刚度和频率。研究结果表明:采用多目标拓扑优化方法指导设计的车架刚度和频率都有显著提高,改善了车架的使用性能,能使车架更好地在恶劣环境中使用。

摘要：为提高激光通信主镜的质量,针对激光通信终端主镜进行优化设计。基于多目标拓扑优化和折衷规划法的理论,建立了一种考虑多工况结构刚度和质量最小化的多目标优化数学模型。利用Optistruct求解器对主镜进行优化设计,得到主镜新模型。对主镜结构进行详细设计和有限元分析,分析在主镜光轴水平和竖直工况时的镜面变形。结果表明主镜轻量化率为55.3%,与优化前相比主镜光轴竖直时主镜面形精度有较大提高,满足激光通信中对主镜性能指标的要求。与不同轻量化主镜结构进行对比,该方法得到的结构面形精度更高,验证了该方法的可行性。

摘要：鉴于非耐压承载结构对于UUV(Unmanned underwater vehicle)的重要意义,提出一种基于折衷规划法建立综合目标函数,以灰色-层次分析确定子目标权重系数的多目标优化方法。以某型UUV的非耐压承载结构为例,首先采用灰色-层次分析法,得到各子目标(典型工况的柔度和前3阶固有频率的平均值)的权重系数;然后,采用折衷规划法进行多目标拓扑优化设计。优化结果表明:该方法适用于UUV非耐压承载结构的初始设计,可行且有效。同时,对比层次分析法和灰色关联分析法,该方法计算效率更高,优化结果更加合理。