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摘 要：本文利用optistruct對壓縮機鑄鋁支架進行了拓撲優化分析，并分析了不同網格尺寸和懲罰因子對拓撲優化結果的影響，成功使壓縮機鑄鋁支架重量降低了54.4%。

液壓支架主要由底座、連桿機構、掩護梁、頂梁及控制元件組成，底座是液壓支架的關鍵部件[1]. 李海寧等[2] 僅研究了某液壓支架底座的強度，并未進行優化。萬麗榮等[3]研究了沖擊載荷作用下液壓支架關鍵零件及底座的受力及強度。田立勇等[4]研究了各工況下液壓支架底座的強度及不同板厚對底座強度的影響，并簡單進行優化。以上對底座的研究主要集中在強度分析方面，優化方面的研究比較少。

拓撲優化是一種數學方法，它通過滿足先前建立的給定約束并最小化預定義的成本函數，在空間上優化定義域內材料的分布。本教程的主要目的是通過拓撲優化優化三角支架的材料密度并將其降低 50%。第 1 步：概述第 2 步：分析程序作為第一步，對三角支架進行了分析，以獲得最大變形、最大應力（關注點）和最小安全系數。作為第 2 步，實施了結構（拓撲）優化分析以降低材料密度。

傳統液壓支架為符合強度和剛度要求，通常選取相對較厚的支架鋼板。為了提高板式液壓支架的性價比，有必要對其進一步優化。本文以兩柱掩護式液壓支架為研究對象，基于有限元理論，將液壓支架結構設計問題轉化為數學模型，運用優化設計理論，根據相關標準和規范，開展全工況的等強度優化分析。

通過2個優化設計點，增加支架提手和減小支架壁厚能夠滿足結構穩定性的前提下，總體質量都有所下降，優化后的顯微鏡支架結構減重8.5%，滿足輕量化設計需求。

圖7 等效應力圖 分析結果顯示，整體變形最大在檁條上，整體變形最小在立柱上，且最大和最小大多呈極端形式表現，詳細如表5所示，對光伏支架剪切力如表6所示，分析的結果可助于光伏支架的二次設計和優化，有利于提高光伏支架的經濟性和穩定性。

例如，應用填充微觀點陣結構的衛星支架多尺度拓撲優化設計，使衛星支架減重17%，動態響應減少25%；考慮切口、保持傳統鈑金輪廓的渦輪發動機支架的拓撲優化設計，使發動機支架減重25%；考慮增材制造工藝、擴大設計空間的拓撲優化設計，使發動機支架減重66%，最大位移減少約50%；由30多個單獨部件組成的穩定器前翼梁支架，應用拓撲優化一體化設計，成功實現前翼梁支架減重30%，顯著改善結構性能，提升加工效率。

圖7 阻尼簧 片改進前與改進后 圖8 支架改進前與改進后 圖9 罩子改進前與改進后 依據本文中提及的優化改進方案，對支架、阻尼簧 片、罩子進行改制，并采用改進后的新零件進行樣品裝配及正弦振動摸底試驗，20只樣品中僅有1只產品失效，且該型號電磁繼電器改前后的振動篩選合格率分別見表3、表4所示。

圖1（從左到右）：傳統支架由兩部分組成，使用設計空間（綠色可見）和非設計空間（紅色可見）重新設計成一部分。原始零件的幾何形狀被用作優化過程的起點，以定義優化引擎將使用的設計空間。圖1中所示的原始設計（深綠色和深紅色組件）被連接在一起，形成了一個單一的設計空間。支架組件需要五個連接點（如圖1中橙色所示）才能安裝到飛機上。

表3 原系統結構3種工況各總成最大應力及變形情況3 氫系統的框架結構的優化方案 3.1 氣瓶支架改進方案根據Hyper works的分析結果得知，氣瓶支架的最大應力出現在極限工況下的型鋼與槽鋼焊接的邊緣位置，大小為165MPa,且大多在80MPa以下。

具體優化方案為將壓縮機支架由原狀態4點剛性連接變更為3點橡膠襯套連接，壓縮機支架優化方案如圖12所示。 圖12 壓縮機支架優化方案圖3.2 優化方案效果驗證 實施壓縮機支架優化方案后，最終優化狀態與原狀態車內振動噪聲對比如圖13、圖14所示。

分析和結果控制： 使用考慮大變形效應的非線性靜態分析，接觸參數優化（CNCHECK,AUTO）來實現整體接觸對的更好收斂性。 載荷步1： 在第一個載荷步，對斑塊內壁施加升高的血壓0.1N/mm^2，以引起足夠的徑向壁膨脹為之后的支架植入做準備。

臺達集團作為全球電源管理與散熱方案的知名廠商，深耕此領域長達數十載，多年前就引進Moldex3D射出成型仿真技術，進行產品設計驗證及制程優化。本案例藉由Moldex3D多項精準分析，在散熱模塊實際生產前，檢視計算機散熱風扇支架潛在問題，進而調整并優化成型條件，成功達到節約成本、提升產品質量之雙重目的。

寶馬金屬支架：3D打印部件首次用于生產系列車輛。2018年寶馬i8跑車組件在技術上合理且經濟高效，證明了其可行性。3D打印支架比原始結構減輕44%，可用于連接活頂罩使其能夠在車輛上折疊和展開。3D打印支架相對于注塑件剛度提高了十倍。雖然車頂蓋比支架本身重很多倍但經過優化的支架能支撐著車頂蓋，并成功地將位移保持在最小，防止蓋子在打開過程中坍塌。

該團隊同意成為我們生產新優化支架的贊助商。你可以看到我們的支架最終設計造型是非常有機和獨特的。這非常適合用增材制造技術生產。”“我們在Inspire中進行了多次不同的迭代，并測試了很多場景。這些包括許多不同的負載情況，較大的設計空間和不同的優化目標。最終我們能夠根據一些不同的因素來確定最佳設計。

對真空泵支架進行隔振優化，如圖12所示： （1）降低真空泵橡膠軟墊硬度為45HA； （2）真空泵一級隔振優化為二級隔振。

評估術后效果：模擬手術修復后的血流恢復情況，優化手術方案，如補片大小、形狀等。5、支架植入與血管重建的優化冠心病、外周動脈疾病等需通過支架植入擴張狹窄血管，但術后可能出現再狹窄或支架血栓，血流動力學是關鍵影響因素。應用場景： 模擬支架植入后的血管形態，如支架貼壁性、擴張程度，計算支架附近的血流速度、WSS分布。

評估術后效果：模擬手術修復后的血流恢復情況，優化手術方案，如補片大小、形狀等。5、支架植入與血管重建的優化冠心病、外周動脈疾病等需通過支架植入擴張狹窄血管，但術后可能出現再狹窄或支架血栓，血流動力學是關鍵影響因素。應用場景： 模擬支架植入后的血管形態，如支架貼壁性、擴張程度，計算支架附近的血流速度、WSS分布。