基于有限元的汽车座椅导轨拓扑优化设计

发布时间：2016-12-24 20:11

  本文关键词：基于有限元方法的汽车座椅静强度和结构优化，由笔耕文化传播整理发布。

《电子科技大学》 2011年

基于有限元的汽车座椅导轨拓扑优化设计

高龙士  

【摘要】：为了使设计出的机械产品具有重量轻、体积小、成本低、可靠性好等优点,工程技术领域通常需要对机械零部件和机械结构进行优化设计。随着数值方法和计算机技术的快速发展,许多工程问题都可以借助计算机采用离散化的数值计算方法来解决。数值计算方法的一个重要的途径就是有限元法,它为结构优化提供了良好的平台。作为结构优化的一种,拓扑结构优化在新产品开发的初期设计中具有重要的作用。 本文以汽车座椅导轨为研究对象,对导轨的结构拓扑优化进行课题研究。介绍了拓扑学原理和拓扑优化的几种方法,根据汽车座椅导轨的技术需求建立和推导了基于有限元变密度拓扑优化方法数学模型;利用美国Altair软件公司提供的功能强大的结构有限元分析软件Hyperworks,特别是利用其功能超强的网格划分技术和优化功能对汽车座椅导轨进行拓扑优化设计。进行了以下主要工作: 1、采用一块背靠背U型块作为拓扑设计几何模型,对该模型进行了优化参数定义、边界条件定义、有限元建模,通过计算得到汽车座椅导轨毛胚结构。 2、通过实际制造工艺和拓扑设计导轨毛胚的结合,设计出全新的汽车座椅导轨结构,对其进行校核强度,并且基于此进行了形状优化,最终得到一个较完美的汽车座椅导轨设计,该导轨可进行实际铸造生产。 3、为了验证拓扑优化设计可行性,我们进行了台架对比试验,把原设计导轨和利用拓扑技术设计的新导轨进行了多项物理性能的对比分析研究,结果表明拓扑优化设计是可行的,在企业产品设计中有很好的推广应用价值。 本文的主要创新点:(1)用简单的U形长轨作为导轨拓扑设计的原模型;(2)把拓扑优化设计技术引入汽车座椅导轨结构的优化设计中;(3)把更高层次的形状优化技术应用到汽车关键零部件的优化设计中。 总之,本文研究的汽车座椅导轨结构拓扑优化设计及形状优化,对汽车核心零部件的设计具有重要的实用价值和理论意义。

【关键词】：
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U463.836
【目录】：

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