用Abaqus和Tosca對凸輪軸減震器進行優化設計

在橡膠-金屬組件的開發過程中,利用優化方法結合非線性分析可以在保證產品性能的前提下充分利用材料性能,并減少開發周期。拓撲優化和形狀優化技術現在已經成功地應用在開發過程中的線性問題上,但還很少見到成功用于非線性問題上。

凸輪軸減震器項目結合Tosca和ABAQUS兩個軟件,在非線性分析過程中考慮拓撲優化和非參數形狀優化。在這個例子中,客戶的主要目標是在承受扭轉應力的凸輪軸減震器的橡膠片上個裝配孔,以便于安裝。沒有裝配孔的凸輪軸減震器滿足剛度和壽命要求,現在用其作為參考部件,希望有裝配孔的新部件的剛度和壽命保持和參考部件一致。

利用給定的設計空間,采用拓撲和形狀優化,在一個較短時間內得到了一個優化設計方案,計算表明本方案不僅和參考部件有相同的剛度,且其最大應力和應變都沒有超過參考部件,因此有更高的壽命。在拓撲優化和形狀優化中可以考慮材料非線性以及幾何非線性,可以充分利用材料性能。在優化結束的同時就得到了新部件的設計方案且已經通過壽命檢測試驗。

作為先期研究,凸輪軸減震器的設計被證明是非常成功的,這些方法會在將來的開發過程中得到推廣,也可能成為一種標準設計方法。

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