支架設(shè)計(jì)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
支架設(shè)計(jì)的視頻教程
汽車(chē)車(chē)門(mén)加強(qiáng)板支架零件工藝排樣設(shè)計(jì)
培養(yǎng)汽車(chē)模具設(shè)計(jì)理念及設(shè)計(jì)思維的培養(yǎng)，設(shè)計(jì)參數(shù)的確定，加工經(jīng)驗(yàn)、組模經(jīng)驗(yàn)、試模經(jīng)驗(yàn)的傳授等
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支架設(shè)計(jì)的實(shí)例教程
本論文探討了在汽車(chē)全塑或復(fù)合材料前端模塊支架設(shè)計(jì)中，Altair公司的優(yōu)化分析軟
件OptiStruct的應(yīng)用。OptiStruct在設(shè)計(jì)布局以及輕量化過(guò)程中都起到了非常大的作用，為前端
模塊支架設(shè)計(jì)給出了具體設(shè)計(jì)參數(shù)。降低了重量的同時(shí)進(jìn)一步增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的安全性以及經(jīng)濟(jì)
性。在一些復(fù)合前端模塊支架中，對(duì)于一些起到連接加強(qiáng)作用的鈑金件，OptiStruct可以對(duì)其
進(jìn)行形貌優(yōu)化，改進(jìn)結(jié)構(gòu)的剛度。
李明哲_OptiStruct在汽車(chē)前端模塊支架設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.pdf
創(chuàng)成式設(shè)計(jì)是通過(guò)算法自動(dòng)生成設(shè)計(jì)的一種方式，是根據(jù)一些起始參數(shù)通過(guò)迭代調(diào)整來(lái)找到一個(gè)（優(yōu)化）模型的方法。
絕大多數(shù)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)方法基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化，特別是拓?fù)鋬?yōu)化（TO）。 經(jīng)典拓?fù)鋬?yōu)化解決的問(wèn)題是，在給定數(shù)量的材料中，找到最堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，以數(shù)學(xué)/科學(xué)術(shù)語(yǔ)來(lái)描述拓?fù)鋬?yōu)化就是，在體積分?jǐn)?shù)約束（給定材料量）下將柔量最小化（相當(dāng)于最大化剛度）。
那么，實(shí)現(xiàn)剛度最大化的設(shè)計(jì)就已經(jīng)是最優(yōu)化的設(shè)計(jì)結(jié)果了嗎？本期，3D科學(xué)谷將通過(guò)一個(gè)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)進(jìn)行支架設(shè)計(jì)優(yōu)化的案例來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題。在該案例中，ParaMatters 分別通過(guò)其創(chuàng)成式設(shè)計(jì)平臺(tái)CogniCAD 中的柔量設(shè)計(jì)和最小質(zhì)量設(shè)計(jì)，對(duì)同一個(gè)支架進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化研究，其中通過(guò)后者得到的支架設(shè)計(jì)在滿(mǎn)足給定應(yīng)力約束的情況下，得到的支架重量更輕。
通過(guò)最小質(zhì)量設(shè)計(jì)得到輕20%的支架
安裝支架設(shè)計(jì)優(yōu)化案例
材料：AlSi10Mg
屬性：密度= 2670 kg / m3，楊氏模量= 60 GPa，泊松比= 0.33，屈服應(yīng)力= 230 MPa。
支架固定在底座上，同時(shí)應(yīng)用三個(gè)載荷工況如下：
載荷工況 1 - 在右分支上施加總力45,250 N
載荷工況 2 - 在左分支上施加總力45,250 N
載荷工況 3 - 在每個(gè)分支上同時(shí)施加45,250 N
設(shè)計(jì)目標(biāo)是，在最大應(yīng)力不超過(guò)給定的170 MPa限制的情況下，得到最輕的支架設(shè)計(jì)。
a. 柔量設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)師通過(guò)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)平臺(tái)CogniCAD，運(yùn)行一系列最小柔量設(shè)計(jì)，以探索是否可以實(shí)現(xiàn)不超過(guò)170 MPa應(yīng)力的設(shè)計(jì)。 使用CogniCAD中等分辨率，使具有大約2.5M元素的模型離散化。
展開(kāi) 衛(wèi)星斜裝動(dòng)量輪支架的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)流程
利用 Altair Inspire，設(shè)計(jì)工程師首先對(duì)衛(wèi)星斜裝動(dòng)量輪支架優(yōu)化前三維模型進(jìn)行了前處理，此環(huán)節(jié)主要考慮的要素有：動(dòng)量輪本體有 4 個(gè)安裝螺釘；安裝法蘭在腰部，背后突出進(jìn)入支架內(nèi)部；支架下端通過(guò) 7 個(gè)螺釘與衛(wèi)星連接；姿控要求安裝角度為 45°。
衛(wèi)星斜裝動(dòng)量輪支架優(yōu)化前三維模型
在確認(rèn)完衛(wèi)星斜裝動(dòng)量輪支架的機(jī)械接口、安裝空間、安裝要求等要素后，進(jìn)入了對(duì)拓?fù)鋬?yōu)化基礎(chǔ)模型的處理環(huán)節(jié)，這部分需要確認(rèn)動(dòng)量輪支架的設(shè)計(jì)空間、非設(shè)計(jì)空間、施加載荷及約束。例如設(shè)計(jì)空間為支架本體，需要預(yù)留回轉(zhuǎn)部分開(kāi)口，以及安裝螺釘?shù)牟僮骺臻g；非設(shè)計(jì)空間需要考慮為動(dòng)量輪安裝法蘭提供安裝面及 4 個(gè)螺釘孔。同時(shí)，由于支架下端是通過(guò) 7 個(gè)螺釘為衛(wèi)星連接，所以按照固定支架處理。載荷加載在動(dòng)量輪上，約束為 7 個(gè)螺釘孔，材料是鋁。
衛(wèi)星斜裝動(dòng)量輪支架拓?fù)鋬?yōu)化基礎(chǔ)模型
拓?fù)鋬?yōu)化是衛(wèi)星斜裝動(dòng)量輪支架優(yōu)化設(shè)計(jì)流程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要目的在于確定優(yōu)化目標(biāo)，并進(jìn)行運(yùn)算。衛(wèi)星斜裝動(dòng)量輪支架的拓?fù)鋬?yōu)化是一次輕量化的設(shè)計(jì)，因此選擇保證一定剛度下的最小質(zhì)量模式為優(yōu)化目標(biāo)，優(yōu)化的最小剛度為 250HZ，加載載荷為 7 個(gè)連接點(diǎn)的固定支架，在設(shè)置完成最小厚度壁厚就可以進(jìn)行運(yùn)算分析了。
最后，根據(jù)輸出優(yōu)化目標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)定要求的數(shù)據(jù)，并調(diào)整拓?fù)洳牧戏植蓟瑝K，選擇連續(xù)實(shí)體形式，確定衛(wèi)星斜裝動(dòng)量輪支架優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。
展開(kāi) 摘 要：針對(duì)液壓支架應(yīng)力分布不均衡、支架大部分板件的強(qiáng)度都沒(méi)有達(dá)到屈服極限等問(wèn)題，提出基于Hyperworks二次開(kāi)發(fā)的液壓支架等強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法。以典型單元的應(yīng)力強(qiáng)度比標(biāo)準(zhǔn)差最小為優(yōu)化目標(biāo)，對(duì)液壓支架進(jìn)行多工況尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)和疲勞壽命驗(yàn)算，使其在滿(mǎn)足液壓支架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的前提下，對(duì)原有的模型進(jìn)行等強(qiáng)設(shè)計(jì)。結(jié)果表明，優(yōu)化后液壓支架主結(jié)構(gòu)件在同種工況下應(yīng)力分布更加均勻，同時(shí)提高了液壓支架的疲勞壽命，為液壓支架的設(shè)計(jì)研究提供理論和數(shù)據(jù)支撐。
關(guān)鍵詞：液壓支架；二次開(kāi)發(fā)；等強(qiáng)度設(shè)計(jì)；優(yōu)化；疲勞壽命分析
0 前言
液壓支架是煤炭綜采工程中的重要裝置，起到支撐頂板以確保采煤安全的作用，其運(yùn)用在很大程度上提升了采煤效率和機(jī)械化程度。傳統(tǒng)液壓支架為符合強(qiáng)度和剛度要求，通常選取相對(duì)較厚的支架鋼板。為了提高板式液壓支架的性?xún)r(jià)比，有必要對(duì)其進(jìn)一步優(yōu)化。本文以?xún)芍谧o(hù)式液壓支架為研究對(duì)象，基于有限元理論，將液壓支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，開(kāi)展全工況的等強(qiáng)度優(yōu)化分析。結(jié)果表明，優(yōu)化設(shè)計(jì)后模型力學(xué)性能和抗疲勞性能提升，有效改善支架應(yīng)力不平均的狀態(tài)，為后續(xù)更換鋼材等級(jí)提供參考依據(jù)，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
1 液壓支架等強(qiáng)設(shè)計(jì)分析方法
液壓支架等強(qiáng)度優(yōu)化分析包含11種工況、2種模型高度，其中10種工況的模型高度一致，若同時(shí)考慮2種模型高度，數(shù)值分析難度較大。本文對(duì)包含工況較多的模型運(yùn)用tcl/tk語(yǔ)言開(kāi)展基于Hyperworks二次開(kāi)發(fā)的液壓支架等強(qiáng)度優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)關(guān)鍵板件開(kāi)展以應(yīng)力強(qiáng)度比最小為優(yōu)化目標(biāo)的獨(dú)立尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)，求解出各自最佳的尺寸方案，之后對(duì)另一種模型高度進(jìn)行驗(yàn)算，最后應(yīng)用Hyperworks和nCode DesignLife聯(lián)合的方式對(duì)2種模型高度的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，優(yōu)化過(guò)程如圖1所示。
展開(kāi) 由于發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的模態(tài)頻率在25Hz以下，與發(fā)動(dòng)機(jī)（含支架）比較起來(lái)相差太大，因此通常將發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)作剛體。并且為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)支架不在發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火激勵(lì)的影響下產(chǎn)生共振，以直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例，大多數(shù)設(shè)計(jì)公司都要求支架的1階模態(tài)頻率高于發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速下的4諧次頻率的20%~30%，即如果發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為6000rpm，那么支架的1階模態(tài)頻率就要高于600Hz。支架強(qiáng)度要求在GMW14116標(biāo)準(zhǔn)[1]規(guī)定的28種工況載荷下不發(fā)生破壞。
對(duì)于鈑金支架零件，在鈑金型材上沖壓加強(qiáng)筋，在材料成本不變的前提下是提高支架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要手段，因此確定加強(qiáng)筋布置方案是鈑金支架設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。目前，有限元技術(shù)在支架的設(shè)計(jì)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用[2] [3]，但由于零件具體形狀、安裝位置的不同，支架上加強(qiáng)筋的布置也各不相同。根據(jù)有限元分析結(jié)果對(duì)加強(qiáng)筋布置方案進(jìn)行改進(jìn)大多只能憑借設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，得到的往往只是可行性設(shè)計(jì)而不是最優(yōu)化設(shè)計(jì)，如何借助先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念及分析工具獲取支架加強(qiáng)筋的最優(yōu)布局[4]是設(shè)計(jì)者們正需要解決的問(wèn)題。利用HyperWorks中的形貌優(yōu)化工具，可以按照設(shè)計(jì)的要求，優(yōu)化出支架加強(qiáng)筋的最佳布局，這樣不僅可以節(jié)省設(shè)計(jì)的時(shí)間，而且還能提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。
1 載荷工況確定
根據(jù)GMW14116標(biāo)準(zhǔn)[1]規(guī)定的懸置系統(tǒng)28工況載荷數(shù)據(jù)，在此選取4個(gè)極限工況和2個(gè)典型工況作為計(jì)算的依據(jù)(見(jiàn)表1), 此處的載荷數(shù)據(jù)來(lái)自某車(chē)型懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)匹配分析報(bào)告。
2 建立優(yōu)化模型 根據(jù)懸置支架在整車(chē)及發(fā)動(dòng)機(jī)上的設(shè)計(jì)空間，設(shè)計(jì)出支架的初始模型。初始模型的設(shè)計(jì)不考慮肋板的布置，僅根據(jù)設(shè)計(jì)空間設(shè)計(jì)出支架的初始形貌。
展開(kāi) 
支架設(shè)計(jì)的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
支架設(shè)計(jì)的最新內(nèi)容
核心要點(diǎn)：
將平臺(tái)平穩(wěn)輕放于專(zhuān)用支架上，支架高度一般設(shè)計(jì)在500-600mm左右，以符合操作習(xí)慣。
利用支架上自帶的微調(diào)螺栓，配合水平儀進(jìn)行初步調(diào)平。
優(yōu)缺點(diǎn)分析：
優(yōu)點(diǎn)： 安裝速度快（通常30分鐘內(nèi)即可完成），移動(dòng)方便，成本較低。
缺點(diǎn)： 整體穩(wěn)定性相對(duì)較差，抗振動(dòng)能力弱，不適用于重載工況（建議承載不超過(guò)500kg）。
2.
圖4：該航空支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)使其重量減輕了63%
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回到支架設(shè)計(jì)的案例：借助 Altair 全面集成的仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)解決方案，可實(shí)現(xiàn)如下工作流程：
這是一個(gè)典型的優(yōu)化工作流程示例，流程中充分考慮制造方法，最終輸出可投入生產(chǎn)的零件方案。
性能
通過(guò)將設(shè)計(jì)、仿真與制造功能整合到同一工具中，從設(shè)計(jì)概念到產(chǎn)品驗(yàn)證的全流程可憑借 “協(xié)同思維” 避免差錯(cuò)與疏漏。
回到支架設(shè)計(jì)的案例：借助 Altair 全面集成的仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)解決方案，可實(shí)現(xiàn)如下工作流程：
這是一個(gè)典型的優(yōu)化工作流程示例，流程中充分考慮制造方法，最終輸出可投入生產(chǎn)的零件方案。
性能
通過(guò)將設(shè)計(jì)、仿真與制造功能整合到同一工具中，從設(shè)計(jì)概念到產(chǎn)品驗(yàn)證的全流程可憑借 “協(xié)同思維” 避免差錯(cuò)與疏漏。
風(fēng)荷載及地震作用荷載計(jì)算原則：
1）風(fēng)荷載計(jì)算：
根據(jù)設(shè)備廠家提供，分為兩個(gè)方向分別計(jì)算
2）地震作用程序自動(dòng)計(jì)算
根據(jù)原有設(shè)計(jì)圖紙的支架體系及構(gòu)件截面，支架理論計(jì)算模型如下圖3。
人工瓣膜優(yōu)化：對(duì)機(jī)械瓣、生物瓣或經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣，模擬其打開(kāi)/關(guān)閉時(shí)的血流分布、WSS和血液停留時(shí)間，優(yōu)化瓣膜的瓣葉形態(tài)、開(kāi)口角度、支架設(shè)計(jì)。
可解決的問(wèn)題：
避免術(shù)后并發(fā)癥：通過(guò)CFD優(yōu)化人工瓣膜設(shè)計(jì)，減少血流停滯區(qū)，降低血栓風(fēng)險(xiǎn)，和過(guò)度湍流，以減少紅細(xì)胞破裂導(dǎo)致的溶血。
人工瓣膜優(yōu)化：對(duì)機(jī)械瓣、生物瓣或經(jīng)導(dǎo)管主動(dòng)脈瓣，模擬其打開(kāi)/關(guān)閉時(shí)的血流分布、WSS和血液停留時(shí)間，優(yōu)化瓣膜的瓣葉形態(tài)、開(kāi)口角度、支架設(shè)計(jì)。
可解決的問(wèn)題：
避免術(shù)后并發(fā)癥：通過(guò)CFD優(yōu)化人工瓣膜設(shè)計(jì)，減少血流停滯區(qū)，降低血栓風(fēng)險(xiǎn)，和過(guò)度湍流，以減少紅細(xì)胞破裂導(dǎo)致的溶血。
首先就是數(shù)據(jù)，例如已經(jīng)開(kāi)展了很多種方案的支架設(shè)計(jì)，相對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)的已經(jīng)拿到了很多仿真分析的結(jié)果，將這些歷史數(shù)據(jù)中的一部分創(chuàng)建數(shù)據(jù)集加載到PhysicsAI進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練，一部分用來(lái)進(jìn)行PhysicsAI模型測(cè)試以驗(yàn)證訓(xùn)練得到的模型的準(zhǔn)確性。預(yù)測(cè)結(jié)果的時(shí)候，只需要輸入新的支架設(shè)計(jì)方案，PhysicsAI基于新的設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)結(jié)果并顯示云圖。
我設(shè)計(jì)了這些千斤頂支架，用于焊接，重量適中，可調(diào)節(jié)。中心管設(shè)計(jì)為可從焊接底座上拆卸，可更換不同高度的管子。常見(jiàn)用途是支撐懸掛在固定臺(tái)上的長(zhǎng)管等，以及焊接拖車(chē)框架。
戶(hù)用光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)則相對(duì)簡(jiǎn)單，主要關(guān)注光伏組件的選型、支架的設(shè)計(jì)以及逆變器的配置。由于家庭和小型商業(yè)場(chǎng)所的電力需求相對(duì)較低，因此可能不需要大量的儲(chǔ)能系統(tǒng)或備用電源。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要確保光伏組件的安裝不會(huì)對(duì)屋頂結(jié)構(gòu)造成損害，同時(shí)要考慮光伏組件的朝向和傾斜角度，以提高發(fā)電效率。
