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《基于HyperWorks的汽車擋泥板結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2們2年1月電子測試Jan2o12繁1耗E1．ECTRONICTESTNo．1基于HyperWorks的汽車擋泥板結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計★李曉，王俊元(中北大學機械工程與自動化學院山西太原030051)摘要：擋泥板作為汽車覆蓋件的一種，其剛性要求不可忽視?；谟邢拊B(tài)分析方法，得到了擋泥板的前六階固有頻率及模態(tài)振型。依據(jù)擋泥板的剛度設(shè)計要求，以第一階固有頻率最大化為目標函數(shù)，體積分數(shù)(質(zhì)量)為約束條件，建立了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的數(shù)學模型；利用HyperWorks對其進行了結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化求解；根據(jù)優(yōu)化結(jié)果在初始結(jié)構(gòu)上布置了加強肋。擋泥板的第一階固有頻率從優(yōu)化前的43．6Hz變?yōu)?4．9Hz，提高794
2、．7％，體現(xiàn)了拓撲優(yōu)化方法在汽車零件初始設(shè)計中具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞：擋泥板；模態(tài)分析；拓撲優(yōu)化；HyPerWorks中圖分類號：TH12文獻標識碼：AStructuraltopologyoptimizationdesignoffenderbasedonHyperWorksLiXiao，WangJunyuan(ConegeofMechanicalEngineering&Automatization，NorthUniversityofChina，ShanxiTaiyuan030051，China)Abstract：Therigidrequirementsoffende
3、r，akindofautomobilecoven，can’tbeignored．BasedonFEM．thefirstsixnaturalfrequenciesandcorrespondingmodalshapesofthefenderwereobtainedthroughmodalanalysis．Accordingtothestifnessdesignrequirements，anoptimizationmathematicalmodelwasestablishedwiththefirst—ordernaturalfrequencyandvolumefraction(qualit
4、y)asobjectivefunctionandconstraintconditionsrespectively，thenwhichsolvedbyHyperWorkssoftware．Fromtheoptimizationresults，severalstrengtheningribswereaddedtotheinitialstructure．Thefirst—ordernaturalfrequencyisimprovedfrom43．6Hzto84．9Hzatarateof94．7％．reflectingimportanttheoreticalsignificanceandpr
5、acticalapplicationvalueofthetopologyoptimizationmethodduringinitialdesignofautomobileparts．Keywords：fender；modalanalysis；topologyoptimization；HyperWorks★基金項目：山西省留學基金(編碼：10．3969~．issn．1006—1355—2011．O3．016)資助。設(shè)計與研發(fā)2o12．10引言c()=F()：∑=∑l=llU=F如圖l所示，為某國產(chǎn)轎車的擋泥板模型。擋泥板作為汽車覆蓋件的一種，在實際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)其剛度Subjectto
6、：()=∑t≤不夠而導(dǎo)致故障，必須予以提高。鑒于此，在Solidworks0<≤．≤l；i：1，?，n(1)中建立實體模型，在HyperWorks環(huán)境中對該擋泥板進行式中：。，】，?，)為單元偽密度設(shè)計變量向量；了有限元建模和模態(tài)分析，得到此覆蓋件的固有頻率以n為單元個數(shù)；c為結(jié)構(gòu)柔順度度；F為節(jié)點等效載荷向量；及相應(yīng)振型，并運用HyperWorks的結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化技術(shù)對u為節(jié)點整體位移向量；U為單元i的位移向量；K為結(jié)該發(fā)動機罩進行了拓撲優(yōu)化分析，得到最優(yōu)的加強筋布構(gòu)總剛度矩陣；K為單元i的剛度矩陣；v為單元i的體積；局，并重新建模，然后對新模型進行模態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)優(yōu)為給定材料用量；8
7、為一極小正數(shù)以避免剛度矩陣奇化之后的結(jié)果提高了該覆蓋件的低階固有頻率。異，P表示懲罰因子。1．2靈敏度分析設(shè)計靈敏度就是結(jié)構(gòu)響應(yīng)對設(shè)計變量的偏導(dǎo)數(shù)(結(jié)oQ構(gòu)響應(yīng)的梯度)。對于有限元方程：圖1擋泥板的三維實體模型KU=P式中，是剛度矩陣；U是單元節(jié)點位移矢量；P是單元點載荷矢量。拓撲優(yōu)化的基本理論兩邊對設(shè)計變量x求偏導(dǎo)數(shù)：絲+K：1．1拓撲優(yōu)化的數(shù)學模型(2)拓撲優(yōu)化中的拓撲描述方式和材料插值模型非常重一-絲u)‘：一COX、cOX宅x一要，是一切后續(xù)優(yōu)化方
