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文檔簡介
1、隨著資源緊缺問題的日益突出,結(jié)構(gòu)輕量化越來越受到設(shè)計開發(fā)者的重視,其中性能和材料使用之間的權(quán)衡是結(jié)構(gòu)優(yōu)化永恒的話題。發(fā)動機油底殼的振動是發(fā)動機噪聲的主要來源,通過控制油底殼結(jié)構(gòu)表面的振動響應(yīng)可以起到有效的降噪作用。而且對油底殼的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,合理分布結(jié)構(gòu)特征對提高結(jié)構(gòu)性能和降低質(zhì)量有著十分重要的意義。
本文以一款油底殼實物為研究對象,通過分析其動態(tài)特性和振動響應(yīng)特性,對現(xiàn)有設(shè)計方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。在研究過程中探索了形狀優(yōu)化、
2、尺寸優(yōu)化在油底殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的可行性,并提出了一套行之有效的優(yōu)化策略。主要完成以下幾方面的工作:
1)建立油底殼實體模型和有限元模型。利用三維建模型軟件Solidworks完成油底殼幾何模型的創(chuàng)建,并在有限元前處理軟件Hypermesh的Nastran模塊中完成有限元建模。
2)對初始油底殼方案進(jìn)行模態(tài)和頻率響應(yīng)分析。通過初步摸底了解初始方案在動態(tài)特性和振動響應(yīng)方面的基本信息,清楚油底殼薄弱結(jié)構(gòu)和發(fā)掘優(yōu)化的可能性。
3、r> 3)對油底殼底面進(jìn)行參數(shù)化條紋優(yōu)化。利用TOSCA軟件中的條紋優(yōu)化算法和Isight參數(shù)化優(yōu)化平臺實現(xiàn)條紋優(yōu)化中設(shè)計約束的自動調(diào)整,獲得合理的條紋高度組合。
4)驗證底面條紋優(yōu)化結(jié)果。由于條紋優(yōu)化結(jié)果存在復(fù)雜曲面不易于加工,對其進(jìn)行二次設(shè)計后的方案相對初始的模態(tài)和振動響應(yīng)特性都有很大程度的改善,1階模態(tài)頻率較初始方案提高了51.8%。并確定了后期側(cè)壁結(jié)構(gòu)優(yōu)化所需考察的振動響應(yīng)觀察點位置。
5)在條紋優(yōu)化方案的
4、基礎(chǔ)上,對側(cè)壁進(jìn)行加強筋和滾筋兩個設(shè)計方案的試驗設(shè)計。利用網(wǎng)格變形技術(shù)實現(xiàn)加強筋位置的改變和滾筋的形成,簡化了傳統(tǒng)的由改變幾何參數(shù)到重劃網(wǎng)格的復(fù)雜過程,有效的提高了優(yōu)化效率。
6)根據(jù)試驗設(shè)計分析結(jié)果篩選出用于側(cè)壁結(jié)構(gòu)優(yōu)化的加強筋和滾筋的結(jié)構(gòu)變量,選擇合適的取值范圍和優(yōu)化算法。最終分別得到性能和材料合理分布的優(yōu)化方案。比較兩方案的優(yōu)化結(jié)果得出對側(cè)壁結(jié)構(gòu)更適合采用加強筋方案進(jìn)行優(yōu)化。
通過研究,本文為油底殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
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