高海拔汽车试验舱体结构优化研究

发布时间：2024-05-21 01:56

　　针对高海拔汽车试验舱体结构存在质量过大,舱体在极端工作情况下发生失效的问题,以中间段测功舱为研究对象,对其主体结构静态和动态性能进行了研究。提出了以测功间舱静态载荷下刚度最大和动态低阶固有频率最大为目标,采用折衷规划法和平均频率法定义多目标函数进行了结构拓扑优化,得出了其结构的单元密度图,找出了舱体结构的薄弱环节;对拓扑优化后的舱体构型进行了重新布局,通过构建尺寸参数的数学优化模型,对关键尺寸加强筋厚度及蒙皮参数进行了尺寸优化。研究结果表明:优化后的测功间舱体结构质量减少10.9%,前三阶固有频率增长6.2%～7.8%,最大变形量减少13.6%,虽然最大等效应力增加24%,但各项指标仍满足测功间舱工作情况设计要求,最终实现了优化目的。

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【部分图文】：

图1舱体受力示意图

通过简化模型的静力学分析,如图1所示。图1中,分别将壳体简化为均布载荷下两端固定的简支梁和整个舱段简化为中间加简支约束的简支梁,分析其壳体的扰度。一体式测功间舱体中,长度方向较宽度和高度方向尺寸过大,使中间扰度较大,在载荷作用下可能产生较大位移,容易不满足刚度要求;而采用分段式舱....

图2测功间三维模型

测功间三维模型如图2所示。1.3试验舱体材料

图3柔度迭代历程

随着迭代次数的变化,从OptiStruct得出静态工况下柔度迭代历程如图3所示。从图3可以看出:柔度开始迭代时下降较快,中间出现波动,最后达到收敛。在迭代过程中静态工况下,舱体柔度从2.04×106下降到1.87×106,减少了11.2%,提高了结构的刚度。

图4频率迭代历程

经过OptiStruct20次迭代计算,在满足设计约束的条件下,前三阶固有频率优化迭代历程如图4所示。从图4可以看出:频率在迭代次数进行到10次时达到收敛。前三阶频率在迭代过程中都有不同程度的提高,一阶固有频率从50.2Hz增加到52.3Hz,增长了4.2%;二阶固有频率从5....

本文编号：3979437