發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的拓?fù)鋬?yōu)化

背景：隨著能源問題日益加劇，從降低油耗的角度出發(fā)，要求汽車向輕量化發(fā)展，其中發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化已成為整車開發(fā)中一個(gè)不可忽略的問題?；诎l(fā)動(dòng)機(jī)輕量化考慮，必須對(duì)其主要的零部件進(jìn)行優(yōu)化，減少體積，減輕質(zhì)量。連桿作為發(fā)動(dòng)機(jī)中受力較為復(fù)雜的部件之一，其重量輕和強(qiáng)度高成為發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的突破目標(biāo)。

1．建模

由于發(fā)動(dòng)機(jī)連桿為對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，本報(bào)告取1/2模型對(duì)連桿的受力進(jìn)行分析，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

2. Hypermesh網(wǎng)格劃分

對(duì)模型進(jìn)行切分并畫六面體網(wǎng)格，其中綠色部分為優(yōu)化的部分。材料的屬性如下表所示。

3. 受力分析

首先，在模型藍(lán)色區(qū)域生成REB，作為約束和受力的點(diǎn)；然后，在對(duì)模型進(jìn)行施加約束和受力，在連桿紅色部分的上表平面施加y方向的約束，大頭處生成的REB上施加固定約束，小頭處的REB施加力。其結(jié)果如下圖所示。

 

4.拓?fù)鋬?yōu)化

1）在optimization面板下，選擇topology，創(chuàng)建一個(gè)設(shè)計(jì)變量，類型選擇PSOLID，屬性選擇（3）中創(chuàng)建的屬性；

2）在responses面板下，創(chuàng)建一個(gè)static stress響應(yīng), node選擇連桿大頭和小頭連接梁之間的節(jié)點(diǎn)，prop選擇分析之前的紅色網(wǎng)格部分，同樣，創(chuàng)建一個(gè)volume總的體積響應(yīng)；

3）在dconstrains面板下，約束（2）中的static stress響應(yīng)，在upper bound欄打鉤，設(shè)置數(shù)值為500，response選擇dresp1，載荷工況選擇_COMRE_CASE.SC1，完成約束創(chuàng)建；

4）在objective面板下，response選擇（2）中創(chuàng)建的體積響應(yīng)，設(shè)置為min最小化；

5）求解完成后，即可查看優(yōu)化結(jié)果，首先查看右端節(jié)點(diǎn)位移是否滿足（3）中的約束要求如下圖所示。

 

與優(yōu)化之前的模型對(duì)比，連桿大頭和小頭之間部分的體積明顯的有所減小，而且整體最大應(yīng)力為502.3Mpa，比預(yù)期的應(yīng)力500Mpa稍大，超出了2.3%<5%。此優(yōu)化方法可以作為參考進(jìn)一步的對(duì)連桿進(jìn)行優(yōu)化，滿足需要的條件，減輕質(zhì)量，增加強(qiáng)度。

 

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