铝合金运油半挂车拓扑优化设计及有限元分析

发布时间：2020-05-28 15:44

【摘要】：近年来,拓扑优化成为国内外研究结构优化的热门话题,即在使结构的性能不变的情况下获得材料的最佳分布,使概念设计时可以更加理性的选择方案,既可以使设计时间减少又可以使成本控制在合理的范围内。本文就其在铝合金运油半挂车车架的拓扑优化设计做了相应的初步探讨,主要的研究内容有:本文把CTY9403GYYA铝合金运油半挂车当作本次拓扑优化的对象,分别在Catia和Hyper Mesh中建立几何模型和有限元模型,并进行工况分析。有弯曲、扭转、紧急制动、转弯、爬坡启动工况的强度和刚度分析,得到应力和变形云图,分析显示车架和罐体不会发生结构破坏。对变密度法、变厚度法和均匀化方法在工程中应用进行了探讨,并对遗传算法、优化准则法、数学规划法和拉格朗日乘子法等数学算法进行了研究,最终确定使用变密度法对铝合金运油半挂车车架进行拓扑优化。在Hyper Works的优化模块Optistruct中,以加权应变能最小为优化目标,体积比为约束条件,壳单元为变量,对铝合金运油半挂车车架拓扑优化,得到车架的拓扑结构。对拓扑优化后的车架模型进行分析,减少车架上的材料,减轻重量。建立优化后的车架模型,并验证罐车的五种工况的刚度和强度,证明优化结果的可行性。结果显示优化后铝合金运油半挂车满足强度和刚度要求,对拓扑优化后的模型进行模态分析,得出铝合金运油半挂车的振形和固有频率。本次拓扑优化的结果为企业减少了车架用料,节省成本,也为研究拓扑优化技术提供了参考,有着经济效益和社会效益。
【图文】：

实体模型

壳单元
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.2

【参考文献】

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本文编号：2685467