汽车门锁的棘轮棘爪轻量化设计

为了实现汽车门锁的轻量化，课题组将拓扑优化方法应用到汽车门锁的设计中。建立棘轮棘爪的有限元模型，分析确定可优化区域；在满足实际要求的情况下，结合基于变密度法的拓扑优化方法，以整体质量最小为目标，得到棘轮棘爪的最佳传力路径和材料分布。经验证优化后的棘轮棘爪满足强度设计要求，与原结构相比质量减小33.6%。该研究可应用于同类汽车零部件的轻量化设计，具有一定的工程应用价值。     

基于拓扑优化的折弯机结构优化设计

针对传统折弯机设计存在结构过于保守、笨重等缺点,以某数控液压折弯机为研究对象,利用Pro/E建立三维模 型,并根据有限元理论应用ANSYS Workbench软件对折弯机进行拓扑优化。以轻量化为目标,基于拓扑优化结果,给出 初步优化模型,再通过尺寸优化确定墙板和加强板厚度。最终给出满足强度刚度要求的结构优化方案,并使总体质量减 少。研究提出了在折弯机结构优化设计中,将拓扑优化与尺寸优化相结合的设计方法。     

某轻型飞机方向舵操纵系统结构分析及优化

基于某款轻型固定翼飞机方向舵操纵系统的结构和原理,利用Hypermesh和Patran建立有限元分析模型,将Nastran作为求解器校核了设计工况下方向舵操纵系统操纵杆系及其安装摇臂的静强度,并计算了操纵系统杆系的稳定性,最后采用SIMP材料插值模型的变密度法的拓扑优化技术对关键摇臂进行优化,在满足设计功能且质量减少10%的前提下给出其拓扑优化结果,为摇臂的结构设计提供依据。该研究对飞机操纵系统的校核和轻量化设计提供了参考。     

车载高压天然气钢瓶的结构优化

文章对34CrMo4钢质车载天然气气瓶进行了水压爆破试验和水压疲劳试验,运用有限元软件ANSYS分析了气瓶的爆破压力与疲劳寿命。并通过ANSYS的优化模块对气瓶进行了结构优化设计。分析结果表明文中的计算方法准确,可作为工程上CNG气瓶结构设计时的参考方法。     

进港行李转盘轻量化研究

为了减轻行李转盘的质量、降低制造成本，课题组进行了轻量化设计。课题组利用SolidWorks建立了进港行李转盘主要承载部件机架的实体模型，使用ANSYS Workbench模块对机架进行静力学分析与动力学模态分析；对机架中的支撑立板结构进行拓扑优化，根据优化结果对机架进行轻量化设计。仿真结果表明：轻量化后的机架满足设计要求，且质量降低了20.35%。该研究方法实现了轻量化设计的目标，降低了生产制造成本，提升了产品的竞争力。     

基于HyperWorks的混合动力环卫车副车架有限元分析及轻量化设计

为降低混合动力环卫车副车架质量和整车油耗,达到车辆节能减排的目的,采用CATIA建立混合动力环卫车副车架的三维模型,并导入HyperWorks中。利用HyperWorks建立副车架的应力分析有限元模型,并计算颠簸、转弯、加速3种工况下副车架的应力分布和变形量。基于静态的有限元仿真结果,以颠簸工况作为设计工况对副车架进行拓扑优化。根据得到的优化结果,提出在副车架上适当加工减重孔的轻量化设计方案,并对改进设计后的副车架进行仿真,验证方案的合理性。研究结果显示:在满足副车架强度和变形量要求的前提下,通过对副车架的轻量化设计,使副车架总质量降低12.96%,实现了轻量化的目标。     

拓扑优化与尺寸优化相结合的割草车车架轻量化设计

车架轻量化是节能和降低成本的重要途径。针对某型号割草车车架,提出了将拓扑优化与尺寸优化相结合的割草车车架轻量化设计方法。在满足工作性能和车架强度的基础上,利用有限元仿真技术,分别对割草车车架进行了弯曲工况与扭转工况下的强度分析,以分析结果为基础,进行拓扑优化与尺寸优化相结合的二级优化,并对优化前后车架的强度进行对比分析。结果表明:最终优化后车架强度满足要求,且最终优化后车架比未优化前减少质量34.3%,轻量化效果显著。     

基于ABAQUS的齿轮简化杯状体轻量化设计

为了验证某型号的齿轮简化杯状体构件的使用安全性，并寻求轻量化解决方案，课题组采用有限元软件Pro E进行建模，用Hypermesh进行网格划分，利用ABAQUS软件进行了杯状体构件的模态仿真分析和应力应变仿真分析。根据有限元结果对杯状体底部进行结构优化设计，寻求轻量化解决方案。结果表明：在相关工况下分析得出的最大应力满足许用应力值，此型号的杯状体构件性能安全；所做的拓扑优化设计避开了应力值较大区域，满足安全性要求。本研究为产品进行轻量化设计提供了思路。     

基于ICM方法的机翼翼肋拓扑优化设计

为了实现飞机机翼的轻量化,对翼肋进行三维拓扑优化。基于ICM拓扑优化理论,建立了以重量最小为目标,以应变能为约束的机翼翼肋优化模型;在ABAQUS中优化结构寻求最优应力值,并采用移动渐进算法求解。结果表明,优化后的翼肋体积和重量均显著减少,验证了方法的可行性和有效性。     

钢筋混凝土空心剪力墙的拓扑优化设计

传统现浇钢筋混凝土剪力墙结构具有自重大、刚度大、抗震作用大、延性差以及保温隔热性能低等建筑节能性能差等等诸多的缺点.随着建筑业的迅猛发展,大量的试验研究和有限元计算分析表明：钢筋混凝土空心剪力墙刚度小,延性好,是一种很好的节能性的延性剪力墙结构,更适用于高层建筑.本文主要利用ANSYS的结构拓扑优化模块对钢筋混凝土空心剪力墙的拓扑形状进行结构优化设计,建立以总体积为目标函数,以应力和变形状态变量为约束条件,以空心剪力墙孔洞的直径为优化变量的钢筋混凝土空心剪力墙的优化设计模型,并采用零阶方法进行优化设计和计算.     

拓扑分析与尺寸优化相结合的FSAE车架轻量化设计研究

围绕江苏大学方程式赛车车架设计展开研究。依据大赛规则,确定车架主体结构,利用Hypermesh进行拓扑分析,合理布置局部细节杆件。在CATIA中建立车架三维模型,利用ANSYS以扭转刚度为评价标准设置杆件尺寸为设计变量进行尺寸优化。优化结果显示:整体扭转刚度得到提升,质量得到减少。最终车架扭转刚度达到2415.2 N·m/(°),质量为27.2kg,满足结构设计与轻量化要求。最后对车架结构进行了4种工况分析和模态分析,保证其使用安全、可靠。     

电动汽车动力电池箱模态分析及结构优化

为解决某型电动汽车电池箱在行驶中发生共振的问题,课题组对该动力电池箱进行有限元建模与模态分析,求解出动力电池箱的模态频率和振型;求解结果与模态试验结果对比分析,验证了有限元模态仿真是准确的。为避免车轮不平衡激励而产生的共振,课题组提出了3种电池箱结构优化方案。仿真分析表明,更改底板材料和增加纵梁结构的方案既实现了结构轻量化,又避免了因路面不平度对动力电池箱产生的共振。该研究为动力电池箱结构的设计与结构优化提供了参考。     

扇贝脱壳机特征值屈曲特性分析及优化

为实现扇贝脱壳机轻量化设计，课题组运用ANSYS Workbench 18.0对其进行屈曲特性分析，仿真分析得到屈曲特征值和振型图，确定脱壳机发生失稳时的临界应力值及屈曲发生的位置；在此基础上，基于变密度法优化准则进行拓扑优化，将优化前后的屈曲特性进行对比。拓扑优化结果显示:优化后结构整体减轻了12.5%，最大变形量基本保持一致。该研究在保证结构满足正常工况要求的同时，达到扇贝脱壳机轻量化要求。     

特种装备专用应急起重装置轻量化设计

根据某特种装备使用、维护和维修的需要,明确该设备专用应急起重装置的设计基本要求,确定总体方案设计。利用有限元软件ANSYS对该起重装置整体结构进行有限元分析,验算整体结构的强度。引入轻量化设计理念,对该专用应急起重装置整体结构进行结构优化,大梁侧板进行了重点的减重处理。有限元分析结果表明,新设计的应急起重装置总体结构在满足强度要求的同时,整体重量从原结构方案的220 kg减轻到181 kg。     

基于OptiStruct的某重型汽车驱动桥桥壳结构优化设计

建立了某重型汽车驱动桥桥壳有限元模型,在该桥壳结构满足刚度、强度要求的前提下,把最优化技术与有限元法结合产生的结构优化技术运用到驱动桥桥壳的轻量化设计中。采用Altair OptiStruct的拓扑优化技术,得到了桥壳新的设计形状,使桥壳在质量减少的情况下,应力分布更加均匀,最大应力和最大变形变化都不是很大。     

钢包滑动水口滑板设计与研究

滑板是钢包滑动水口的主要部件,在滑动水口使用过程中出现滑板孔口扩径严重,板面易形成失效裂纹,使用寿命短,对此,通过对现有滑板结构分析,提出了一种新型的组合结构滑板。基于三维有限元方法,建立了新型滑板的FE模型,针对工作过程中不同的工况,进行了滑板装配结构的热应力场计算,并与现有结构滑板进行了对比分析。结果表明,组合结构滑板在热冲击作用下,滑板零件的热应力水平大大降低,同时,热应力分布趋于均匀,板面不易产生裂纹;孔口附近采用氧化锆内衬,计算热应力小,不易产生挤裂而扩径。这对于提高滑板的使用寿命具有重要意义。     

四轴冲压工业机器人建模与优化设计

以自主研发运用于冲压作业四轴工业机器人为研究对象,根据其性能和结构要求,确定该机器人结构的总体设计方案,运用三维建模软件完成机器人主要部件的三维实体建模及装配模型,并运用ANSYS分析软件完成对小臂、大臂的有限元静态分析及对大臂的拓扑优化,分析结果符合设计要求。     

自编程序在城市沥青路面结构设计教学中的应用

依据城市沥青路面设计规范,结合路面结构设计理论,以弯沉指标为路面结构设计控制条件,在城市沥青路面结构设计的手算基础上提出使用自编程序实现城市沥青路面结构设计的新方法.分析采用手算方法进行沥青路面结构设计的重要性和可行性,根据沥青路面结构设计近似计算公式以及详细设计步骤对手算设计过程进行整合,利用MATLAB软件编写城市沥青路面结构设计的计算程序,并结合工程实例展示了城市沥青路面结构的编程设计步骤,以及计算结果的处理,为熟练掌握城市沥青路面结构设计理论、计算方法提供了简捷有效的途径.     

现场总线控制系统信息通道结构分析与优化设计

分析了现场总线控制系统的典型拓扑结构及信息通道结构的能通性、可靠性和经济性，并采用广义自适应遗传算法对信息结构进行了优化设计，从而为现场总线控制系统的结构设计和分析提供了一种新方法。     

物联网中压缩感知算法的云加速方法

为了减少采集的数据量,提出在物联网中引入"边采样边压缩"的新型采样方法——压缩感知。针对压缩感知理论中信号重建算法计算复杂度较高的问题,设计并实现了一个基于云平台和代码迁移的算法加速方案;该方案解决了代码并行化的自动翻译、算法向云端迁移、本地和云端执行同步等问题,对可并行化的算法,仅需要增加几个新定义的接口及插入一些描述性的注释,就可以利用云资源实现算法的加速;实验表明,该方案是可行的、有效的。该文还研究了基于物联网资源的云加速方法,提出了基于云加速方案、结合多核/多CPU方法和GPGPU方法,能充分利用已有物联网资源的混合压缩感知算法加速框架,并初步设计了理论运行流程。