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《基于免組裝有限元的懸架控制臂拓撲優(yōu)化》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、基于免組裝有限元的懸架控制臂拓撲優(yōu)化摘要：為了提高拓撲優(yōu)化在實際工程應用中的速度，將一種基于拓撲靈敏度的拓撲優(yōu)化算法與免組裝有限元法結合，對汽車懸架控制臂進行多工況拓撲優(yōu)化.該方法使用一致的體素單元劃分網(wǎng)格，用壓縮共軛梯度法加速有限元的求解，得到結構的應力和應變場，從而獲得拓撲靈敏度場，用來控制結構拓撲變化.通過添加多工況優(yōu)化以及加工約束功能，使該方法更符合工程應用的要求.通過對比，該方法和商用軟件能夠獲得性能接近、形狀相似的優(yōu)化結構，而整個優(yōu)化過程的速度有顯著提高.關鍵詞：懸架控制臂；多工況拓撲優(yōu)化；免組裝有限元；體素化；壓縮共軛梯度法；拓撲靈敏度中圖分類號：U463.
2、33文獻標志碼：ATopologyOptimizationofSuspensionControlArmBasedonAssembly-freeFiniteElementMethodBIANXiang，F(xiàn)ANGZongdeAbstract：Asuspensioncontrolarmwasoptimizedbytopologyoptimizationundermulti-workingcondition.Inordertoimprovethespeedoftopologyoptimizationforpracticalengineeringproblems，atopology
3、optimizationmethodbasedontopologicalsensitivitywascombinedwithanassembly-freefiniteelementmethod.Thestructurewasdiscretizedviauniformvoxels.Adeflatedconjugategradientmethodwasusedtoacceleratethefiniteelementanalysis.Afterthefiniteelementanalysis,thestressandstrainfieldcanbeusedtogeneratet
4、hetopologicalsensitivityfield，andthetopologicalsensitivityfieldcanbeusedtocontrolthechangeoftopology.Multi-workingconditionoptimizationandmanufacturingconstraintswereusedtomakethemethodmoresuitableforpracticalproblem.Thecomparisonshowsthatthemethodcanresultinthecloseperformanceandsimilars
5、hapeofoptimizedstructuretothecommercialsoftware.Meanwhile，thespeedoftheentireoptimizationisincreasedsignificantly.Keywords:suspensioncontrolarm；topologyoptimizationundermulti-workingcondition:assembly-freefiniteelementmethod；voxelization；deflatedconjugategradient；topologicalsensitivity令p量
6、化設計是汽車設計中的一項重要內容，對于降低重量、提高性能、降低油耗等有重要作用.拓撲優(yōu)化技術在汽車結構的輕量化設計中運用越來越多，拓撲優(yōu)化能在結構設計的初始階段提供一個概念性設計，使結構在布局上采用最優(yōu)方案，改變了以往的設計、校核、修改這樣一個不斷反復的開發(fā)流程，可以提高設計效率和質量，縮短研發(fā)周期，降低成本.近年來，拓撲優(yōu)化技術逐漸成熟，國內外研究較多的有固體各向同性材料懲罰法［1］，進化結構優(yōu)化法［2-3］，水平集法［4-5］等.其中SIMP方法基于有限元法，給每個單元賦予偽密度，通過優(yōu)化各單元的偽密度來達到優(yōu)化目標［6］.由于其概念簡單，算法容易實現(xiàn)，被推廣應用于多
7、材料、多工況、多物理場等多種實際問題中，成為主流的拓撲優(yōu)化方法之一［7］.目前，常用的商用拓樸優(yōu)化軟件如Hyperworks和ANSYS都采用SIMP方法進行拓撲優(yōu)化.國內有許多研究使用Hyperworks進行汽車零部件的拓撲優(yōu)化設計，文獻［8-11］使用Hyperworks對轉向節(jié)、懸架控制臂、發(fā)動機懸置支架、車架等汽車結構進行了拓撲優(yōu)化設計.如今，拓撲優(yōu)化技術發(fā)展的挑戰(zhàn)之一是計算速度［12］，尤其是對于大型有限元模型，比如對于上百萬自由度的優(yōu)化問題需要數(shù)小時甚至數(shù)天來完成.文獻［12-14］提出了一種基于拓撲靈敏度的拓撲優(yōu)
