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基于殼單元參考面偏置的形貌優(yōu)化研究

發(fā)布時間:2021-06-19 10:12
  以形貌優(yōu)化技術為核心,在改變結構形貌并提高結構剛度和強度的情況下,實現(xiàn)汽車輕量化。目前,借助商業(yè)有限元軟件的形貌優(yōu)化設計已經(jīng)在汽車薄壁件的改進設計中得到了很多的應用,但是現(xiàn)有的形貌優(yōu)化算法均只針對線性分析,仍存在較多的問題。本文提出了三種優(yōu)化方法,以殼單元理論為基礎,基于單元參考面偏置算法,通過數(shù)值優(yōu)化與元胞自動機進行耦合,建立單元參考面偏置的混合元胞自動機結構優(yōu)化系統(tǒng),通過元胞更新及參數(shù)演化,得到最佳形貌優(yōu)化結構。提出適用于瞬態(tài)沖擊問題的鋁合金型材結構優(yōu)化方法,可用于開發(fā)新型鋁合金車身結構件,在減輕重量的同時滿足安全性設計要求,提高鋁合金結構件的性能。該耦合方法是數(shù)值優(yōu)化與單元偏置算法的結合,通過LS-DYNA中OFFSET關鍵字控制單元偏置距離的實現(xiàn);提出元胞自動機與單元偏置算法的耦合方法,主要用于形貌優(yōu)化,該方法基于元胞自動機建立單元偏置數(shù)學模型,通過編寫MATLAB程序,實現(xiàn)結構的自動演化;以元胞自動機為基礎,將單元偏置及材料的刪減相結合,同時實現(xiàn)拓撲優(yōu)化和形貌優(yōu)化,結果表明采用該方法優(yōu)化后的結果既實現(xiàn)了輕量化,又增強了結構剛度。通過三種方法優(yōu)化結果與原始模型對比表明,采用本文... 

【文章來源】:寧夏大學寧夏回族自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】:55 頁

【學位級別】:碩士

【部分圖文】:

基于殼單元參考面偏置的形貌優(yōu)化研究


圖3-1有限元模型??3.2.2結果與討論??

薄壁梁,鋁合金,工況條件,下結構


35Hz),以避免震動及噪聲對行駛舒適性產(chǎn)生影響。此外,結構的模態(tài)也從一定程度上放映??了該結構的剛度,具有重要的參考價值。??最終根據(jù)以上3種工況所建立的有限元模型如圖3-4所示,圖中不同顏色表示的就是定??義不同單元偏置變量的部分。??(f(??a.瞬態(tài)沖擊動力學分析?b.剛度分析?c.模態(tài)分析??圖3-4鋁合金薄壁梁有限元模型??-23-??

位移曲線,優(yōu)化系統(tǒng),薄壁梁,工況


曝遵??L::迷?Z??圖3-3鋁合金矩形薄壁梁結構??研宄三種工況條件下結構的響應,如表3-2所示。三種工況均為汽車梁結構最典型的分??析類型,需要首先約束試樣一端的所有平動與轉動自由度。???表3-2鋁合金薄壁梁結構加載工況???工況?m.??分析類型?問題分類??1?123456自由度?剛性墻軸向壓縮?瞬態(tài)沖擊力學?非線性??2?123456自由度?FX=10N?靜力學?線性???3?123456自由度?%?約束模態(tài)?線性??工況1研究該薄壁梁結構在軸向壓縮變形過程中的變形行為,通過分析能夠獲得載荷-??位移曲線以及內(nèi)能的變化,模擬車身縱梁結構在汽車發(fā)生碰撞時的變形系能過程。優(yōu)秀的薄??壁梁結構能夠在相同的變形量下吸收更多的能量,為車內(nèi)乘員提供保護。??工況2研宄矩形薄壁梁梁的結構剛度,模擬汽車在承受低速非正向碰撞時,縱梁所受到??的彎曲作用,設計良好的縱梁應該能夠承受較高的彎曲載荷而不發(fā)生失穩(wěn)以及塑性變形,為??了降低低速碰撞時車身的維護成本。??工況3研究矩形薄壁梁的NVH性能

【參考文獻】:
期刊論文
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本文編號:3237619

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