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摘 要：本文利用optistruct對(duì)壓縮機(jī)鑄鋁支架進(jìn)行了拓?fù)?em>優(yōu)化分析，并分析了不同網(wǎng)格尺寸和懲罰因子對(duì)拓?fù)?em>優(yōu)化結(jié)果的影響，成功使壓縮機(jī)鑄鋁支架重量降低了54.4%。

徑向支撐力是支架的重要性能參數(shù)，通過(guò)仿真實(shí)現(xiàn)對(duì)支架的徑向支撐力進(jìn)行計(jì)算可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本和縮短設(shè)計(jì)周期，是醫(yī)療支架設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，該文章詳細(xì)介紹了支架徑向支撐力提取中涉及的建模、劃分網(wǎng)格、邊界條件設(shè)置、后處理等過(guò)程，并且通過(guò)不同模型對(duì)比對(duì)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。圖1、參考論文圖1是文獻(xiàn)中常見(jiàn)的徑向支撐力提取方法，該文章也是采用這一方法進(jìn)行操作。

液壓支架主要由底座、連桿機(jī)構(gòu)、掩護(hù)梁、頂梁及控制元件組成，底座是液壓支架的關(guān)鍵部件[1]. 李海寧等[2] 僅研究了某液壓支架底座的強(qiáng)度，并未進(jìn)行優(yōu)化。萬(wàn)麗榮等[3]研究了沖擊載荷作用下液壓支架關(guān)鍵零件及底座的受力及強(qiáng)度。田立勇等[4]研究了各工況下液壓支架底座的強(qiáng)度及不同板厚對(duì)底座強(qiáng)度的影響，并簡(jiǎn)單進(jìn)行優(yōu)化。以上對(duì)底座的研究主要集中在強(qiáng)度分析方面，優(yōu)化方面的研究比較少。

拓?fù)?em>優(yōu)化是一種數(shù)學(xué)方法，它通過(guò)滿足先前建立的給定約束并最小化預(yù)定義的成本函數(shù)，在空間上優(yōu)化定義域內(nèi)材料的分布。本教程的主要目的是通過(guò)拓?fù)?em>優(yōu)化優(yōu)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(duì)三角支架進(jìn)行了分析，以獲得最大變形、最大應(yīng)力（關(guān)注點(diǎn)）和最小安全系數(shù)。作為第 2 步，實(shí)施了結(jié)構(gòu)（拓?fù)洌?em>優(yōu)化分析以降低材料密度。

目前支架類仿真常見(jiàn)的一般為簡(jiǎn)化的仿真過(guò)程。在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們時(shí)常簡(jiǎn)化省略掉支架植入血管這一過(guò)程，原因在于該仿真過(guò)程接觸復(fù)雜，操作步驟多而困難，而支架置入血管的仿真過(guò)程又通常為檢驗(yàn)支架柔順性能的重要步驟，所以一個(gè)完整的仿真設(shè)計(jì)過(guò)程需要加入支架植入。此外，真實(shí)血管內(nèi)壁與支架的接觸作用同樣很重要。在該視頻教程中，加入了通過(guò)逆向工程生成的真實(shí)血管模型，也考慮了支架的置入過(guò)程。

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價(jià)比，有必要對(duì)其進(jìn)一步優(yōu)化。本文以兩柱掩護(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。

通過(guò)2個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)點(diǎn)，增加支架提手和減小支架壁厚能夠滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的前提下，總體質(zhì)量都有所下降，優(yōu)化后的顯微鏡支架結(jié)構(gòu)減重8.5%，滿足輕量化設(shè)計(jì)需求。

圖7 等效應(yīng)力圖 分析結(jié)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(xiàn)，詳細(xì)如表5所示，對(duì)光伏支架剪切力如表6所示，分析的結(jié)果可助于光伏支架的二次設(shè)計(jì)和優(yōu)化，有利于提高光伏支架的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。

例如，應(yīng)用填充微觀點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的衛(wèi)星支架多尺度拓?fù)?em>優(yōu)化設(shè)計(jì)，使衛(wèi)星支架減重17%，動(dòng)態(tài)響應(yīng)減少25%；考慮切口、保持傳統(tǒng)鈑金輪廓的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)支架的拓?fù)?em>優(yōu)化設(shè)計(jì)，使發(fā)動(dòng)機(jī)支架減重25%；考慮增材制造工藝、擴(kuò)大設(shè)計(jì)空間的拓?fù)?em>優(yōu)化設(shè)計(jì)，使發(fā)動(dòng)機(jī)支架減重66%，最大位移減少約50%；由30多個(gè)單獨(dú)部件組成的穩(wěn)定器前翼梁支架，應(yīng)用拓?fù)?em>優(yōu)化一體化設(shè)計(jì)，成功實(shí)現(xiàn)前翼梁支架減重30%，顯著改善結(jié)構(gòu)性能，提升加工效率。

概述：心血架是一種打開(kāi)被斑塊堵塞的血管的醫(yī)療設(shè)備。支架的常用材料是鎳鈦合金鎳鈦。在制造過(guò)程中，支架被退火和淬火成特定形狀。退火法是一種使支架在高溫下保持一定時(shí)間的熱處理，而淬火過(guò)程是將支架浸入淬火劑中，以一定的速度冷卻。支架的冷卻速度應(yīng)加以控制，因?yàn)槔鋮s速度太慢對(duì)制造過(guò)程效率不高，而冷卻速度太快會(huì)增加支架的脆性，導(dǎo)致熱誘發(fā)應(yīng)力和裂紋。

圖7 阻尼簧 片改進(jìn)前與改進(jìn)后 圖8 支架改進(jìn)前與改進(jìn)后 圖9 罩子改進(jìn)前與改進(jìn)后 依據(jù)本文中提及的優(yōu)化改進(jìn)方案，對(duì)支架、阻尼簧 片、罩子進(jìn)行改制，并采用改進(jìn)后的新零件進(jìn)行樣品裝配及正弦振動(dòng)摸底試驗(yàn)，20只樣品中僅有1只產(chǎn)品失效，且該型號(hào)電磁繼電器改前后的振動(dòng)篩選合格率分別見(jiàn)表3、表4所示。

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

具體優(yōu)化方案為將壓縮機(jī)支架由原狀態(tài)4點(diǎn)剛性連接變更為3點(diǎn)橡膠襯套連接，壓縮機(jī)支架優(yōu)化方案如圖12所示。 圖12 壓縮機(jī)支架優(yōu)化方案圖3.2 優(yōu)化方案效果驗(yàn)證 實(shí)施壓縮機(jī)支架優(yōu)化方案后，最終優(yōu)化狀態(tài)與原狀態(tài)車內(nèi)振動(dòng)噪聲對(duì)比如圖13、圖14所示。

分析和結(jié)果控制： 使用考慮大變形效應(yīng)的非線性靜態(tài)分析，接觸參數(shù)優(yōu)化（CNCHECK,AUTO）來(lái)實(shí)現(xiàn)整體接觸對(duì)的更好收斂性。 載荷步1： 在第一個(gè)載荷步，對(duì)斑塊內(nèi)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(zhǔn)備。

表3 原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3種工況各總成最大應(yīng)力及變形情況3 氫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案 3.1 氣瓶支架改進(jìn)方案根據(jù)Hyper works的分析結(jié)果得知，氣瓶支架的最大應(yīng)力出現(xiàn)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。

定制式活動(dòng)義齒：鈷鉻/鎳鉻/鈦合金 鑄造支架/彎制卡環(huán) 活動(dòng)義齒、鈷鉻/鈦 支架全口義齒、樹(shù)脂基托全口義齒等各個(gè)型號(hào)活動(dòng)義齒產(chǎn)品。3培養(yǎng)用器皿、敷料、凝膠等各類實(shí)驗(yàn)耗材和消費(fèi)類產(chǎn)品等培養(yǎng)皿、敷料、凝膠等各類耗材和消費(fèi)類產(chǎn)品等。

臺(tái)達(dá)集團(tuán)作為全球電源管理與散熱方案的知名廠商，深耕此領(lǐng)域長(zhǎng)達(dá)數(shù)十載，多年前就引進(jìn)Moldex3D射出成型仿真技術(shù)，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證及制程優(yōu)化。本案例藉由Moldex3D多項(xiàng)精準(zhǔn)分析，在散熱模塊實(shí)際生產(chǎn)前，檢視計(jì)算機(jī)散熱風(fēng)扇支架潛在問(wèn)題，進(jìn)而調(diào)整并優(yōu)化成型條件，成功達(dá)到節(jié)約成本、提升產(chǎn)品質(zhì)量之雙重目的。