接頭剛度優化
關注創建者：CAE追夢者 創建時間：2020-04-12
接頭剛度優化的視頻教程
Hyperworks控制臂網格劃分和縱向/側向靜剛度、縱向和側向雙軸臺架疲勞、靜剛度+臺架疲勞多目標拓撲優化、非線性Buckling Force仿真分析實例視頻教程
本課程基于瑪莎拉蒂前懸架控制臂，詳細介紹了控制的網格劃分方法以及縱向和側向靜剛度的仿真分析方法、縱向和側向雙軸組合疲勞的仿真分析方法、縱向側向剛度和臺架疲勞的多目標拓撲優化的仿真方法、縱向和側向非線性Buckling_Force的求解方法。
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abaqus結構仿真對復合材料結構執行詳細的剛度、強度、可制造性和損壞公差仿真，同時優化重量和性能
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接頭剛度優化的實例教程
駕駛室接頭剛度分析規范 ￥5
駕駛室接頭剛度分析規范
48芯高壓接頭口母頭優化設計
馮永仁 張宏
摘要：48芯高壓接頭口母牛是鉆井油氣層測試器的關鍵部件，它的設計體積直接影響著整個儀器的布局。因此對它的優化設計非常重要。取對零件工作性能較大的尺寸為設計變量，以零件的重量為目標函數，按鈦合金、不銹鋼、鎳合金三種不同的材料進行設計。利用ANSYS軟件進行優化計算，采取隨機搜索法，進行了40次迭代，最后得到優化結果。取得了良好的工程價值。
關鍵詞：高壓接頭 ，優化設計
內容簡介
1 引言
2 優化設計概念
2.1 優化設計的相關概念
2.2 優化設計的過程與步驟
3 48 芯高壓接頭口母口的優化分析
3.1 48芯高壓街頭口母頭的模型的建立
3.2 優化計算結果
4 結論
48芯高壓接頭口母頭優化設計ansys.pdf
展開 概述
挖掘機快換接頭是工程機械配件的一種，專門針對挖掘機特定的工作需求而設計制造的工程機械工作裝置配件。其結構一般由內支架，外支架，漲緊裝置構成。其中外支架占整個快換接頭重量的85%以上。因此，對快換接頭外支架進行減重優化很有必要。
模型建立
材料采用Q235，具體材料參數如下：
材料名稱
彈性模量
（MPa）
泊松比
密度
（kg/m3）
Q235
210000
0.33
7.85e3
模型采用四面體網格建模，網格數量為573744個，節點數為124356。
提取各鉸點位置載荷，對外支架進行加載計算。
分析結果
由分析結果發現，外支架存在局部應力較大情況，結構較弱。需要對結構進行優化，且外支架有減重需求。
拓撲優化分析
拓撲優化模型：定義外支架整體結構為設計空間，對鉸接圓孔位置進行分割。
目標函數：外支架剛度
設計變量：外支架單元密度
設計響應：外支架體積分數；外支架柔度
約束條件：體積分數30%，設置體積分數響應上限為0.3
目標函數：外支架柔度最小
優化結果：
密度值0.3結果
對照優化結果，對外支架進行簡單的再設計后進行分析強度，結果有了較大幅度提升。后期還會對該結果進行適當減重設計。
結論
通過利用OptiStruct完成挖掘機快換接頭外支架結構優化。優化結果明確傳力路徑，能夠有效指導設計人員設計開發工作，提升了產品質量，降低產品開發成本與研發周期。對產品設計工作有較大指導意義。
基于Optistruct的挖掘機快換支架拓撲優化.docx
展開 1 背景
以飛機典型雙耳接頭結構為應用背景，根據零件結構和典型載荷工況，基于增材制造工藝，對接頭進行結構優化設計。（第四屆中國3D打印創意設計大賽工業組的命題）
2 模型及工況
結構的可設計域與非設計域如圖
載荷工況如下
詳細過程請下載文檔查看！
《基于某飛機典型接頭的增材制造優化設計》報告-劉大川.pdf
如果車身結構設計中剛度設計不足，則車身的振動頻率會引起結構共振，進而引起結構連接的強度失效（產生塑性變形），進而導致車門、窗框、背門框等變形過大。最終導致車門卡死、玻璃破碎、密封失效、漏氣漏水等問題。分析車身的剛度，改進車身結構設計，提高車體剛度是非常重要。
車身性能開發金字塔的最底層是消費者最易感知的性能，即操穩性能，而操穩性能直接相關的就是車身的整體剛度性能。（車身扭轉剛度、區域剛度是和車身操穩性能相關的，因此車身扭轉剛度的性能目標應該滿足操穩性能要求，也應該由操穩性能需求來定義。）
通常更高的車身剛度性能對于操穩、NVH、耐久性能是有益的，那是不是說為了提升上述相關性能可以過度提高剛度性能呢？當然不是，剛度性能提升是要滿足結構最優化設計原則，即通過結構優化設計來提升材料有效利用率，而不是靠粗暴地堆疊材料來提升剛度性能。在提升剛度性能時還要考慮輕量化要求，只有通過結構優化設計才能夠在滿足剛度性能要求時，同時滿足動力經濟性的要求。
結構優化包括拓撲優化、形狀優化等方法在優化車身性能中具有非常重要的作用。拓撲優化可以合理優化材料分布，識別車身結構薄弱點。形狀優化進一步優化零部件結構形狀提升材料效率。
以上包括本田、雷諾、沃爾沃、標志、尼桑、寶馬、雷克薩斯、斯柯達、歐寶等車型開發過程中拓撲優化在結構性能優化中的案例。
實際案例：
拓撲優化：
針對車身后端包括C、D柱、dog leg區域進行拓撲優化分析，識別結構弱區域。
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駕駛室接頭剛度分析規范
車身是汽車行駛運動過程中的主要承載體。車身由大量的部件構成，結構復雜，工作條件也十分復雜。主要的工作載荷包括：驅動慣性力，制動慣性力，轉向慣性力，不平路面激勵力和動力結構載荷等等。如果車身結構設計中剛度設計不足，則車身的振動頻率會引起結構共振，進而引起結構連接的強度失效（產生塑性變形），進而導致車門、窗框、背門框等變形過大。最終導致車門卡死、玻璃破碎、密封失效、漏氣漏水等問題。分析車身的剛度
Matlab運行程序 自動分析懸置解耦，可自行設定剛度值范圍進行優化求解等，以及靈敏度分析
如下
此時可以仿真分析得到拓撲優化前的接頭剛度，結合表1中鋁合金接頭初始剛度，設定拓撲優化的設計約束條件，見表2。
拓撲優化結果以設計區域的單元密度云圖表示，如圖3所示，其中紅色區域單元密度為1，表示其對于接頭剛度貢獻量更大。
ANSYS 工程結構強度、剛度、非線性分析及結構優化工程應用高級培訓
一、培訓目標
（一）、理解有限元分析計算的原理；
（二）、掌握ANSYS workbench軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握工程結構強度、剛度的分析方法和非線性分析技巧
5.8以后的版本差別不大，設置均基本一致。
4.1 Isight集成SFE操作流程
SFE的優化是借助外部優化軟件實現的，常用的是Isight集成軟件，接下來的優化流程以Isight講解。
4.1.1 文件準備
優化集成前，需要準備好所有的文件。
SFE相關文件
1.
已定義變量的SFE模型
2.
一、寫在前面：
分享一個提升白車身剛度的結構優化過程，希望可以為剛接觸結構優化的小伙伴提供一些啟發和思考。
（本文作部分摘取，為了避免引起不必要的麻煩，對分析數據進行了處理，但不影響對優化過程的說明）
二、問題描述：
某車型BIW扭轉剛度為760KN.m/rad，較同類競品車型偏低，需將扭轉剛度提高到900KN.m/rad。
三、優化思路：
1、扭轉剛度靈敏度分析
經過分析確定對扭轉剛度較靈敏的部件
1 背景
以飛機典型雙耳接頭結構為應用背景，根據零件結構和典型載荷工況，基于增材制造工藝，對接頭進行結構優化設計。（第四屆中國3D打印創意設計大賽工業組的命題）
2 模型及工況
結構的可設計域與非設計域如圖
載荷工況如下
詳細過程請下載文檔查看！
各企事業單位：
針對新入職員工和設計工程師的數值仿真能力的提升需求，特展開結構、傳熱、流體、電磁等系列課程的專題基礎培訓，強烈建議零基礎學員在參加其他高級課程前，學習相關專業的基礎課程。本次培訓為ANSYS workbench工程結構的強度/剛度及優化設計的基礎培訓，全面系統地講解有限元分析計算的原理，ANSYS軟件的功能和操作流程，工程結構的強度、剛度的分析技巧結構拓撲優化等分析方法和常見工程熱點和難點問題的處理措施
