基于HyperWorks的对接结构设计及优化分析_张讯
基于HyperWorks的端子压接机动特性分析及优化
基于HyperWorks的端子压接机动特性分析及优化作者：邵小委李莉敏引言目前，线束产品已被普遍认为是一种具有广阔发展前景的大类产品。
因此，作为线束末端加工的重要设备—端子压接机械的发展前景是非常广阔的。
目前国内市场上有手动压接钳、机械（飞轮式）端子压接机、气动端子压接机、液压式端子压接机和全自动线束机等。
手动、气动和液压式端子压接机仅能满足日产量在几千根以下的小厂或个体需要，机械（飞轮式）端子压接机性能不稳定、噪音大、外形臃肿，而全自动线束机仅适应那些大型线束企业，对于日产量在3~5 万左右的中小型企业，却没有合适的选择。
为了克服目前市场上存在的空白，必须开发出适合中小型企业，而且成本低、高效节能、操作方便且安全可靠的端子压接设备，以满足该群体的需要。
我们以此为目标，作为新的设计起点，即创新的起点。
1 端子压接机有限元数值模拟包含在HyperMesh 中的结构分析和优化工具OptiStruct，是当今最成熟也是应用最广泛的优化类软件。
其优秀的优化技术可以为产品的优化目标提供完整可行的解决方案。
OptiStruct 拥有快速精确的线性有限元求解器，拥有强大、高效的概念优化和细节优化能力，可以应用在设计中的各个阶段，其优化过程可对静力、模态、屈曲分析进行优化，有效地优化算法允许在大模型中存在上百个设计变量和响应。
1.1 实体模型简化端子压接机由若干个部件组成，而每个部件又由若干个零件和小部件组成，在建立有限元模型的时候，这些复杂的因素不可能全部加以考虑，不可能使有限元模型的质量矩阵、刚度矩阵完全与实际相符，因此有必要对端子压接机实体模型进行有效简化。
简化时，应根据分析类型及分析目的，只考虑一些起主导作用的因素来建立端子压接机的简化模型，原则如下：1）对于不重要结构的凸台、螺钉孔、销孔、圆角等予以忽略；2）对于一些附属设备可以考虑在相关的位置上加质量块；3）像外罩壳、档板等零件，因为只有1.5 毫米厚，对于模型的质量矩阵和刚度矩阵没有多大影响，也可以忽略掉。
基于HyperWorks某载货电动货车车架结构优化设计
Automobile Parts 2021.020332021.02 Automobile Parts034图1㊀车架有限元模型表2㊀车架材料参数材料弹性模量/MPa 泊松比密度/(t ㊃mm -3)屈服模量/MPa 抗拉模量/MPa 610L2.1ˑ1050.37.85ˑ10-9580650对车架进行有限元模拟分析过程中,考虑到的工况主要包括弯曲㊁急转弯㊁扭转㊁加速㊁急停等几种[4-5],表3示出不同工况下的边界参数㊂表3㊀各工况下的边界条件车架工况车架各位置自由度约束左前轮右前轮左后轮右后轮弯曲㊁加速㊁紧急转弯工况X ㊁Y ㊁ZX ㊁Z Y ㊁Z Z 扭转工况前轮扭转Z =-200mm Y ㊁Z X ㊁Z X ㊁Y ㊁Z后轮扭转X ㊁Y ㊁Z X ㊁Z Y ㊁Z Z =-200mm紧急制动工况X ㊁Y ㊁ZX ㊁ZX ㊁Y ㊁ZX ㊁Z(1)弯曲工况㊂该工况主要对应于车辆水平静止或低速通过良好路面时㊂在有限元分析时为避免车架应力集中,而设置合理的约束条件,主要对前悬架簧下端节点纵向平动自由度施加约束,而后悬架在纵向可有一定幅度滑动㊂(2)扭转工况㊂基于该工况模拟分析车辆单侧车轮出现很强冲击载荷条件下,车架受到冲击而产生的应力分布㊂此工况可进一步划分为前轮扭转工况和后轮扭转工况,前一种工况下主要是施加一定量中心竖直方向强制位移到左前悬架钢板弹簧约束处而实现;后一种工况下,则Automobile Parts 2021.02035图2㊀各工况下车架应力分布2 车架多目标拓扑优化进行建模时,应该根据优化要求将目标区划分为优化设计与非优化设计区㊂文中为确定出车架结构最佳参数,设定非优化设计区为受力点和约束点,其余的都为优化区㊂在确定出对象的模型后,接着对初始几何模型划分网格,选择的网格单元为20mm 的六面体单元㊂根据要求进行有限元划分后,而最终确定出目标区域含有117260个节点和102600个单元格㊂车架材料和原车架的相一致,且承受的工况约束㊁载荷也相同㊂在此基础上确定出车架的初始网格模型,具体情况如图3所示㊂图3㊀车架拓扑优化初始模型在优化过程中输入相应的多目标拓扑优化函数时,图4㊀车架多目标拓扑优化结果由图可知在有限元分析过程中基于该多目标拓扑优化分析方法所得的车架拓扑结构有明显的优势,可同时满足刚度和低阶固有频率相关要求,实现车架优化目标㊂上述结果可为其后车架横梁参数的设计提供支持,对纵横梁形状的确定也有指导作用,对类似车架的优化有参考意义㊂车架结构的轻量化设计在进行车架结构设计过程中,基于以上多目标拓扑优化结果,且考虑到车架的应用情况,对其细节进行设㊂图5为优化后的车架三维模型㊂图5㊀新车架三维几何模型对优化前后车架的变化情况进行分析可看出,优化后车架的前后不等宽,且纵梁为变截面的模式,总体上看表现出 鱼腹形 特征㊂这种结构下可以更好地适应不同截面高度上的局部载荷改变情况,且提高了车架应力均匀性,实现一定减重目的㊂由图5可知,新车架的第二横梁为管状截面形式,且对应的后悬架两个横梁中设置了帽形截面横梁,这样可以显著提高车架的前后端强度,使得其抵抗扭转变形的性能提高,而质量减轻2021.02 Automobile Parts036。
基于HyperMesh的飞机机身结构快速优化设置二次开发
aircraft. Make use of the TCL\TK soft tonsion and two-dimension units of analytical model are disposed by setting up the dimension variable and response before the model is computed. Then the model is computed by using the OptiStruct module of the HyperWorks. Analyzing and disposing the result, we get a new structure of the fuselage. In a word The optimization process offer to one method of creating design variable quickly for big construction dimension optimization.
摘 要：采用 HyperWorks 软件建立飞机机身结构有限元模型，并应用 TCL 编写前处理程
序，对分析模型进行一维、二维单元创建尺寸优化设计变量和响应等优化前处理，然后提交 HyperWorks 的 OptiStruct 求解器进行优化计算，并对其计算结果进行分析处理，确定飞机 机身结构最佳设计参数，为大型尺寸优化设计模型提供快速创建设计变量的方法。
HyperWorks是一款大型通用有限元结构分析程序，是国际上最流行的有限元分析软件之 一，它能够有效的解决航空航天、机械电子等工程领域中的实际问题，且在A380等飞机研制
基于HyperWorks的典型接头优化设计
基于HyperWorks的典型接头优化设计作者：吴昊来源：《科技视界》2015年第27期【摘要】民用飞机中接头是典型的支撑结构件，在满足设计耳片有效性的前提下，接头的腹板，筋条等细节特征要素的位置分布及几何尺寸对接头的性能具有直接的影响，往往这类细节特征难以在设计初期考虑到位。
本文通过基于HyperWorks对典型接头进行优化设计的结果，验证对实际接头设计具有重要的指导及参考意义。
【关键词】接头；拓扑；设计0 引言在民用飞机固定后缘结构中，接头是典型常见的受力部件或元件之间的连接结构。
常用于与扰流板之间连接。
在飞机接头设计中接头可以与构件设计成整体结构件，也可设计成单独的零件与结构件连接。
在满足设计接头耳片有效性的前提下，接头的腹板、筋条、缘条、倒角的等细节特征在设计初期难以考虑，但这些细节特征却对接头的性能有重大的影响。
所以在接头设计初期基于HyperWorks在接头设计空间中得到接头的细节特征大致的位置分布及几何尺寸从而对后期的接头详细设计提供重要指导或参考意义。
1 预期目标在给定的设计空间中获得接头最优的材料分布包括缘条、筋条的位置、走向和形状，同时确定腹板最佳厚度。
从而满足重量、缘条截面积、腹板厚度、静强度、总体刚度、尺寸约束、截面刚度、稳定性等要求。
2 优化设计方法接头设计初期为概念设计阶段主要分为三种类型：拓扑优化、形貌优化及自由尺寸优化。
接头设计后期则为详细设计阶段主要包括三种类型：尺寸优化、形状优化及自由形状优化。
优化设计包含三个要素为，设计变量，目标函数及约束条件。
通过数学模型可以表达为：式中U为形变能量（设计目标）；Wa为对外做工（约束条件）；Fi作用力（设计变量）；Wi作用工（约束条件）。
通常而言，设计优化的流程图如图1所示：3 结果对比本文中选取材料的属性及支架设计空间几何尺寸如表1及图2所示：接头设计空间的有限元模型如图3所示：基于对该接头的设计空间设置载荷工况及贴合面的约束，设计目标为重量最小化及在加载情况的最小位置。
基于HyperWorks的机翼盒段结构参数优化设计
摘 要：利用 TCL 语言对 HyperWorks 进行二次开发，对翼盒结构进行参数化建模，并建立
翼盒长桁与蒙皮面积比以及上蒙皮、梁腹板局部稳定性响应并关联部件几何参数。运用 FBD 技术进行翼盒结构优化载荷的筛选，并在可行方向法的基础上提出了小步长迭代分层优化方 法，以民机为例，对机翼盒段进行参数优化设计，实现了翼盒结构减重。
获取机翼结构布置参数，通过翼肋与长桁、梁缘条交点创建有限元节点，并 对节点进行编号。建立有限元模型，其中单元包括：蒙皮单元、梁单元、长桁单 元、肋单元。对相应单元进行材料定义。 5.2 建立优化模型
定义设计变量：提取有限元模型中的结构参数（如蒙皮厚度、长桁面积等） 定义为设计变量。
定义目标函数：建立翼盒结构重量响应，并设置其为目标函数。 定义蒙皮稳定性响应并约束：按照文中蒙皮稳定性计算方法，通过 DRESP2 卡片以及 DCONSTR 卡片，建立蒙皮稳定性响应并对其约束。 定义长桁、蒙皮面积比响应并约束：按照上文提供的长桁、蒙皮面积比计算 方法获得相应长桁单元与其临近蒙皮单元的面积比，建立响应并添加约束。 其他响应以及约束的创建：建立翼盒结构静强度响应，以及翼盒总体刚度响 应（翼尖位移和翼尖扭转角）。 5.3 优化流程 使用 HyperWorks 软件对机翼盒段参数进行优化设计，基于可行方向法的机 翼盒段结构参数优化的流程图[2]，如图 4 所示：
4一号肋上下搭接尺寸优化
中央翼一号肋上下搭接尺寸优化葛建彪张讯上海飞机设计研究院结构部上海 200232摘要：基于HyperMesh对某型号飞机中央翼一号肋建立细节模型，并采用过渡网格技术将细节模型与机翼整体解模型进行连接，考虑若干重要工况下的应力约束，采用OptiStruct 对一号肋上下搭接区域进行优化设计，得到优化缘条厚度分布，实现了轻量化设计，并且性能有所提高。
关键词：一号肋尺寸优化HyperMesh OptiStruct1 有限元模型的建立采用设计区域细化网格与非设计空间网格过渡方法，建立一号肋及其周边结构的有限元模型。
其中，优化空间为上下搭接与外翼以及中央翼的连接缘条。
优化区域将通过过渡细化网格与部分机身以及外翼连接。
图1 一号肋及其周边结构1.1 几何模型一号肋上壁板采用上缘条“”字型材与“T”形长桁接头进行对接。
蒙皮及长桁底板与“”字型材上缘板对接，（长桁根部的底板加宽加厚）；长桁缘板则通过“T”形长桁接头与一号肋“”字型材下缘板对接，如图2所示。
图2 外翼上壁板与中央翼上壁板对接方案一号肋下壁板采用“T”型下缘条与对接带板进行对接，如图3所示。
长桁根部缘板及立板斜削，长桁底板加宽加厚，与蒙皮、带板、“T”型材一起连接，形成壁板根部对接区。
外翼下壁板的载荷通过“T”型材水平缘条与带板传给中央翼下壁板。
图3 外翼下壁板与中央翼下壁板对接方案1.2 网格划分将一号肋CATIA模型导入HyperMesh，提取几何中面，并在中面上进行有限元网格划分。
为减小模型中螺栓连接区域的应力集中，在进行有限元网格划分的时候，在螺栓位置按照给定螺栓直径建立螺栓孔，并在螺栓孔周围建立1-2层Washer网格进行过渡，以减小应力集中。
网格单元尺寸采用5mm，如图4所示：图4 螺栓孔Washer网格过渡采用上述方法建立一号肋及相邻结构的细化网格模型，单元总数约为300,000个，如图5所示。
图5 一号肋及相邻结构的细化网格模型1.3 过渡网格模型为了得到一号肋的准确支撑边界和载荷工况，采用嵌入式的建模方法，将一号肋细化网格模型连接到原有整体模型中。
基于hyperworks的集中力扩散结构优化设计ppt课件
mass和stress，类型分别为massfrac和 static stress
*约束
拓扑优化 单元密度分布图
图10
拓扑优化 66次迭代后应力分布图
图11
拓扑优化 目的函数随迭代次数的变化
图12
拓扑优化 质量分数随迭代次数的变化
图13
构造设计 根据拓扑优化的单元密度图得到下面的构造 设计图
图14
构造设计 构造设计尺寸图
图15
构造设计 设计构造有限元模型
图16
构造设计 创建边境条件后的模型
图17
设计构造的分析计算 设计构造的位移云图
图18
设计构造的分析计算 设计构向应力云图
图20
设计构造的分析计算
*分析后处置，由结果云图可以得到：设计构 造的最大位移为0.936mm，位于施加载荷位 置的中心；设计构造的合应力最大值为 250MPa，在屈服极限以内，其中Y向最大应 力也为250MPa；屈曲因子1.443106 > 1，不 会发生屈曲失稳。
Hyperworks仿真技术竞赛
基于hyperworks的集中力分散构造优化设计
Hyperworks仿真技术竞赛
问题描画 拓扑优化方法及流程 前处置阶段 后处置阶段 拓扑优化 构造设计 设计构造的分析计算
问题描画
如以下图1所示的平板构造，宽600mm，高350mm，厚20mm，左右两端受 对称束〔UX=0、ROTY=0、ROTZ=0〕，上端固支，下端仅限制法向位移 〔UZ=0〕。平板下端中央部位120*20mm区域内接受200MPa的均匀压力。知平 板资料为铝合金，弹性模量E=70GPa，泊松比v=0.3，屈服极限280MPa，密度 2.8 103kg/m3。
基于HyperWorks的结构优化设计技术教学设计
基于HyperWorks的结构优化设计技术教学设计简介在工程领域，为了满足不同的工程要求并提高工程效率，工程师需要利用计算机辅助工具进行结构优化设计。
结构优化设计技术是目前计算机辅助工程领域中的一个重要研究方向。
在结构优化设计中，HyperWorks是一个重要的工具，它提供了多种优化方法，如拓扑优化、尺寸优化、形状优化等，使设计人员能够通过计算机快速地得到最优的结构设计方案。
本文将介绍基于HyperWorks的结构优化设计技术教学设计，主要包括教学目标、教学内容和教学方法等方面。
教学目标本教学设计的主要目标是：1.介绍HyperWorks的结构优化设计方法和工具；2.学习和掌握HyperWorks中常用的结构优化方法；3.能够利用HyperWorks进行结构的优化设计；4.熟悉如何利用计算机进行结构优化设计，提高工程师的工作效率。
教学内容本教学设计的内容主要包括以下几个方面：第一部分：HyperWorks的简介本部分主要介绍HyperWorks的基本概念和功能，包括软件的界面和主要功能模块。
为学习学生提供HyperWorks的基础入门。
第二部分：结构优化设计方法本部分主要讲解结构优化设计的主要方法和技术，包括几何构型优化、拓扑优化、尺寸优化和形状优化等。
第三部分：结构优化实例分析本部分主要介绍结构优化的实例，让学生了解应用实例，学会如何利用HyperWorks进行结构优化设计。
教学方法本教学设计主要采用的是课堂教学相结合的方法。
1.讲授部分：通过讲解HyperWorks的基本概念和功能、结构优化设计方法和HyperWorks中常用的结构优化方法来介绍HyperWorks的结构优化设计技术；2.实例分析：通过结构优化的实例分析来让学生掌握HyperWorks进行结构优化设计的方法；3.实践操作：通过结构优化设计的实践操作来让学生熟悉利用计算机进行结构优化设计。
结论基于HyperWorks的结构优化设计技术教学设计包括HyperWorks的基础入门、结构优化设计方法、结构优化实例分析和实践操作四个部分。
基于HyperWorks的回转台承载框架结构分析与优化
基于HyperWorks的回转台承载框架结构分析与优化摘要：本文论述了HyperWorks的RADIOSS解算器和OptiStruct优化模块在风洞架车的回转台承载框架结构分析与优化中的应用，使用RADIOSS对初始设计方案进行分析，将计算得到的性能参数与实验要求进行比较，进而采用OptiStruct寻找到载荷传递路径，对结构进行优化，在同时满足多工况使用需求下，实现了轻量化设计。
关键词：承载框架;OptiStruct;拓扑优化;尺寸优化引言FL-9风洞是一座高性能的高雷诺数的低速风洞，为满足在FL-9风洞进行滑流试验所需的大载荷要求，需要配备一台新的架车，回转台承载框架作为该架车的重要组成部分。
由于载荷情况复杂，采用理论计算找到最佳设计方案的方法均不适合，因此有必要采用优化设计的方法寻找结构的载荷传递路径以达到材料的高效利用。
本文以回转台承载框架为研究对象，采用OptiStruct优化模块对结构进行了优化设计，使得结构在满足多工况使用需求情况下，实现了轻量化设计。
1.初始设计方案分析回转台承载框架位于架车转盘的底部，是模型及支撑机构等的承载部件，同时受到气动载荷的作用，上法兰面与车体固定连接，采用HyperWorks的RADIOSS解算器进行线性静力分析计算，可知承载框架的各组成部分在设计载荷作用下的最大位移为0.07mm，单元最大应力为21.83MPa，质量14.6吨，由此可见具有较大的优化空间。
1.1有限元模型为进一步进行分析优化，将结构简化为壳单元建立有限元模型，有限元模型如图2所示，模型共计15978个节点，15734个四边形单元，均采用四边形壳体单元，材料采用Q235。
图2回转台承载框架有限元模型1.2载荷工况及边界条件1.2.1载荷工况气动载荷等效作用于天平校心，载重约为7吨，载荷的施加通过多点约束实现，因为还要考虑到振动特性，所以除了静力分析工况外，还需要进行模态分析。
1.2.2边界条件由于上法兰面固定连接，所以约束该法兰面所有节点的x，y，z平移及转动自由度。
基于hyperworks的集中力扩散结构优化设计
图14
结构设计
结构设计尺寸图
图15
结构设计
设计结构有限元模型
图16
结构设计
创建边界条件后的模型
图17
设计结构的分析计算
设计结构的位移云图
图18
设计结构的分析计算
设计结构的合应力云图
图19
设计结构的分析计算
设计结构Y向应力云图
图20
设计结构的分析计算
Hyperworks仿真技术竞赛
基于hyperworks的集中力扩散结构优化设计
Hyperworks仿真技术竞赛
问题描述 拓扑优化方法及流程 前处理阶段 后处理阶段 拓扑优化 结构设计 设计结构的分析计算
问题描述
如下图1所示的平板结构，宽600mm，高350mm，厚20mm，左右两端受对 称束（UX=0、ROTY=0、ROTZ=0），上端固支，下端仅限制法向位移（UZ=0）。 平板下端中央部位120*20mm区域内承受200MPa的均匀压力。已知平板材料为 铝合金，弹性模量E=70GPa，泊松比v=0.3，屈服极限280MPa，密度2.8103kg /m3。
*分析后处理，由结果云图可以得到：设计结 构的最大位移为0.936mm，位于施加载荷位 置的中心；设计结构的合应力最大值为 250MPa，在屈服极限以内，其中Y向最大应 力也为250MPa；屈曲因子1.443106 > 1，不 会发生屈曲失稳。
*质量分数达到要求。
*故得出结论，图14所示结构为满足要求的优 化设计结构。
*响应
mass和stress，类型分别为massfrac和static stress
*约束
mass≤0.3
*目标函数
基于HyperWorks的油船舱段有限元和结构优化分析
基于HyperWorks的油船舱段有限元和结构优化分析油船船型特点是结构简单，船体钢料成本在结构成本乃至全船的造价中占有很大的比例，货油舱结构是船体结构的主要部分，对全船钢料消耗影响最大。
因此，设计师在总体和结构设计中应千方百计减轻结构重量，尤其对货油舱结构设计应做深入细致的研究。
本文以某油船舱段为研究对象，利用HyperMesh建立舱段有限元分析模型并进行了舱段强度有限元分析，然后借助OptiStruet优化设计系统，对其进行了尺寸优化设计。
1 HyperWorks简介HyperWorks为美国澳汰尔(Altair)公司的有限元结构分析与优化软件，包括HyperView、Motion- View，HyperGraph，HyperForm，0ptistruet、HyperMesh等多个功能模块，其中HyperMesh为前后处理器，OptiStuct为结构分析和优化工具，内含有限元求解器。
Altair OptiStruet是一个面向产品设计、分析和优化的有限元和结构优化求解器，拥有全球先进的2008年10月24日收到优化技术，提供全面的优化方法。
OptiStruct从1993年发布以来，被广泛而深人地应用到许多行业，在航空航天、汽车、机械等领域取得大量革命性的成功应用，赢得多个创新大奖。
OptiStruct采用局部逼近的方法来求解优化问题。
局部近似法求解优化问题步骤如下：1)采用有限元法分析相应物理问题；2)收敛判断；3)设计灵敏度分析；4)利用灵敏度信息得到近似模型，并求解近似优化问题；5)返回第一步。
2 船型介绍本船为钢质、单桨、单舵、尾机型、以装载成品油为主的无限航区7000t成品油轮。
本船货舱区域设双层底、双舷侧，机舱区域采用双层底，燃油舱处设双壳，除双层底、甲板、货舱区域舷侧采用纵骨架式外，其它结构为横骨架式。
本船已批量建造。
为了减少成本，更合理地分布材料，故对其进行有限元和结构优化分析。
基于HyperWorks的典型接头优化设计
通常而言,设计优化的流程图如图1所示:图1拓扑设计优化流程图[1]结果对比本文中选取材料的属性及支架设计空间几何尺寸如表表1接头材料属性图2接头设计空间几何尺寸接头设计空间的有限元模型如图3所示:图3典型接头的设计空间有限元模型基于对该接头的设计空间设置载荷工况及贴合面的约束,设计目标为重量最小化及在加载情况的最小位置。
载荷工况如表2所示合面约束情况如上图3所示:表2载荷工况基于不同的载荷工况,以及不同的约束条件,被优化的接头的形式也有所不同。
同时,对于重量的要求不同,接头结构形式也随之改由于优化不包含工艺性考虑,一部分优化结果无法实现。
图4选取了同种工况但约束不同的接头优化结果。
(下转第311页)图4工况3下不同约束的接头优化结果密度杨氏模量泊松比1900kg/m320GPa0.37Total load in Y RB-axis Total load in Z RB-axis 工况120g24.1g工况220g25.9g工况3-20g24.1g工况4-20g-25.9g(上接第157页)制,来进一步提高成本控制效果,在保证工程质量及工期前提下,最大程度实现经济利益最大化,促进我国公路建造事业的可持续发展。
【参考文献】【参考文献】[1]王勇.电力调度的安全管理及电能质量控制措施[J].中国新技术新产品,2014(21):131.[2]孙逊.电力调度过程中的安全控制探讨[J].中国新技术新产品,2014(23):114.[3]蒋娟.电力调度与电网安全运行[J].电子世界,2013(14):25-26.[4]谢晓琳.论新形势下电力调度的安全管理[J].通信电源技术,2012(6):108-109.(上接第290页)图5工况3下迭代优化过程中最大位移与接头质量对比图4结论本文通过上述有限元模型及拓扑计算对典型接头进行了优化设的接头优化设计结果再进行深度迭代计算优化可对后。
图2医院设备采购廉洁风险防控平台总体架构图通过平台的建设来完成医院。
基于HyperWorks的结构优化设计技术课程设计
基于HyperWorks的结构优化设计技术课程设计一、前言随着科技的发展，结构优化设计技术逐渐成为了结构工程领域中不可缺少的一部分。
为了提高学生的结构优化设计技术理论及实践能力，我校开设了基于HyperWorks的结构优化设计技术课程。
该课程通过引入先进的模拟软件HyperWorks来帮助学生深度理解结构优化设计技术。
本文将介绍该课程的设计目标、内容、教学方法以及评估方式，以期对类似的课程设计提供参考。
二、设计目标本次课程设计的目标是培养学生的结构优化设计技能，通过案例分析和实践操作，使学生深入理解结构优化设计中的关键问题和挑战，并培养学生的职业素养，包括解决问题的能力、合作能力和自学能力。
三、课程内容1.结构优化设计理论：介绍结构优化设计的基本理论、概念、分类和评估方法。
2.结构优化设计工具：介绍HyperWorks的基本操作和相关工具，如OptiStruct、HyperMesh和HyperView等。
3.结构优化设计案例：通过实际案例分析，掌握结构优化设计的整个过程，包括需求分析、建模、分析、优化和评估环节。
4.结构优化设计实践：让学生通过模拟实践，深入了解结构优化设计中的相关技术，如线性和非线性分析、材料建模、约束条件设置和边界条件设置等。
四、教学方法本课程采用理论教学、案例分析和实践操作相结合的教学方法。
1.理论教学：通过讲授结构优化设计的基本理论，帮助学生深度理解优化设计的意义、方法和实现过程。
教师将采用图示、实例分析和课堂互动等方式，引导学生逐步掌握相关知识和技能。
2.案例分析：教师将通过一系列结构优化案例，帮助学生了解实际应用中所面临的挑战和难点，并探索相关解决方案。
通过分析案例，学生将会了解结构优化设计过程中的主要问题及其解决方法。
3.实践操作：本课程还将开展一系列实践操作，通过让学生自行操作HyperWorks，掌握不同优化技术的应用，包括材料优化、拓扑优化和尺寸优化等。
五、评估方式为了评价学生的学习效果及掌握程度，本课程将采用以下评估方式：1.作业评估：教师将安排一系列作业，要求学生对所学的知识进行实际操作，如建模、求解、结果分析等，并对学生的作业进行评估。
基于HyperWorks冷却模块支架有限元分析与拓扑优化
摘 要 ： 本 文基 于 Ａｌ ｉＯ ｔ ｔ ｃ 拓扑 优化 功 能 ，通 过对 某 型号 汽车 冷 却模 块支 架进 行研 究 ，以有 ｔ ｒ ｐｉｒ ｔ的 ａ Ｓｕ
限元分 析软 件 Ｈｙ ｅＷｏｋ９０为 工 具 ，达 到 降低 板壳 单元 结 构关 键部 位 应力 的 目标 ，优 化 设 计 出满 足 ｐ ｒ ｒｓ ． 要求 的支架 结构 。计 算 结果 表 明 ，优 化 后 的支 架有 效地 改善 了关键 部位 的应 力 ，提 高 了整 个冷 却系 统 的耐 久性 能 ，满 足 设计 要求 。
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基于Hyper Mesh二次开发的对接接头焊接网格过渡方法
基 手 Ｈ￣ｐｅｒ
灏 豢
对接援 攮 格道渡 家渡
肖 云 ，张 立 平 ，张 红 芳 ，周 鹏 翔
（１．徐 州徐 工随 车起 重机 有 ＦＢ－＇￣司 ，江 苏 徐 州１ ２２１００４；２．江 苏徐 州工程机械 研 究 院 ，江 苏 徐 州 ２２ｌ００４；３．徐 工集 团工程机 械 有 限公 司 高端 工程机械 智能 制造 国家重 点 实验 室 ，
江 苏 徐 州 ２２ｌ００４） 摘 要 ：为了保证焊接有限元模拟中的精度和效率 ，通常采用过渡性网格实现对焊缝 区、热影响 区及母材区 的非均 匀网格划分 ，导致 网格 划分时间长、效率低 。依 据 网格过渡模 版 。利 用 ＴＣＩ／ＦＫ语 言对 Ｈｙｐｅｒ Ｍｅｓｈ软 件进 行二次 开发 ，编 制 对接 接 头过 渡 算 法 ，并 实现 可视 化 的界 面操作 。实例表 明 ，通过二 次开发的 方法进 行 网格划分 ，可减 少前 处理 工作量 ，提 高 网格划分效率 。 关 键 词 ：ＴＣＩＪＩ＇Ｋ；焊接仿真 ；网格过渡；Ｈｙｐｅｒ Ｍｅｓｈ
ｔ ‘－ｔ，ｌ１ＩＩｌｌｒ、 、ＰＩｌｌＩ１ｌｌ１ｆＩｎＩ¨ｆ Ｉ＿１、－ ｒ Ｍ ｅｓｈ ｓｏｆｔｗａｔＰ ｌｌ ｌｌｓＰ ｏｆ ＴＣＬ／ＴＫ ｌａｎｇｕａｇｅ ａｌ１（ｊ ｖｉｓｕａｌ ｉｎｔ｛ ｒｆａ（。ｆ，Ｏ］２）ＰＩ ａｌｉｏｎ ｉｓ Ｌｌｌｓｏ ｌｌ ｔｌ ＿ｒ
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收 稿 日期 ：２０１８－０Ｉ一１ ７ 作 者 简 介 ：’Ｉ （１９７９一 ）、 ｊ．顾 ｛．ｒ 师，丰要从事
基于HyperWorks的某轿车白车身刚度分析及优化
基于HyperWorks的某轿车白车身刚度分析及优化
张继伟;胡花
【期刊名称】《科技信息（学术版）》
【年(卷),期】2011(000)008
【摘要】本文以某轿车白车身为研究对象,使用有限元分析软件HyperWorks建立其有限元模型,再对白车身的扭转工况和弯曲工况进行分析,并根据评价指标对该白车身的刚度进行分析评价,得出该轿车白车身的扭转刚度满足国外轿车较高设计要求,但弯曲刚度偏低。
然后对白车身进行尺寸优化,优化后虽然扭转刚度有些减小,但增加了弯曲刚度,减小了白车身质量,达到了在白车身轻量化同时尽量少牺牲白车身刚度的目标。
【总页数】2页(P3-4)
【作者】张继伟;胡花
【作者单位】湖北汽车工业学院;湖北汽车工业学院
【正文语种】中文
【中图分类】U467.14
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基于HyperWorks的某动力电池总成壳体结构优化技术
基于HyperWorks的某动力电池总成壳体结构优化技术赵久志;夏顺礼;刘涛;张宝鑫【摘要】Based on an electric design of a power battery assembly shell structure. In considering the power battery assembly shell structure under the premise of lightweight, use HyperWorks software for power battery assembly model of shell structure meshing, ACM solder connection simulation and the simulation analysis, the simulation analysis results of the solder joint position of shell structure is optimized. Finally, based on the vibration of the power battery assembly test proves that the optimized shell structure meeting the strength requirement, improve the design efficiency greatly, thus saving the product research and development costs.%在某电动车基础之上设计一种动力电池总成的壳体结构。
在考虑到动力电池总成壳体结构轻量化的前提下，使用 HyperWorks 软件对动力电池总成壳体结构的模型进行了网格划分、ACM 焊点连接模拟、仿真分析，通过仿真分析的结果对壳体结构的焊点位置进行优化。
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基于HyperWorks的对接结构设计及优化分析张讯 方芳上海飞机设计研究院结构设计研究部 上海 200232摘要：外翼、中央翼的壁板对接结构设计是飞机设计的重要环节之一，不同的对接方式其传力方式不同，对飞机的使用寿命、装配工艺都会产生重大影响。
本文通过认真分析飞机外翼、中央翼的对接结构的传力特点，设计了两种不同的上下壁板对接方案，然后运用Altair HyperWorks软件对对接结构进行了有限元分析，得出了较好的对接结构并进行了材料选择，最后运用OptiStruct软件进行了结构尺寸优化和减重分析。
其设计思路和方法对飞机对接结构设计具有重要的价值。
关键词：对接结构，有限元，HyperWorks，优化0 引言为了满足机翼的外形设计和飞机制造装配要求，大部分飞机需要在外翼根部与中央翼连接处设置为分离面。
外翼、中央翼的连接结构设计是飞机设计的重要环节之一，不同的连接方式其传力方式不同，对飞机的使用寿命、装配工艺都会产生重大影响。
对接结构将外翼受力所形成的集中载荷传递到机身，起到传递载荷的作用，同时它也是连接飞机外翼和中央翼的重要连接结构，本文针对两种不同的上下壁板对接结构进行了选型分析和有限元计算，通过有限元计算找出较为适合的中央翼、外翼对接结构，并对壁板对接结构在输入载荷下进行了全面详细的优化分析，减轻了结构重量、提高了结构效率，对对接结构的设计和应用起到了关键性的作用。
1 对接结构设计大部分民用客机在外翼根部与中央翼连接处需要设置为分离面。
在分离面处一般设置有一个关键肋即民用飞机的对接肋，对接肋需要传递外翼的弯矩和扭矩，其中弯矩转化为外翼上下壁板的轴力后通过对接肋缘条传到中央翼的上下壁板，扭矩形成剪流后通过对接肋腹板传递到机身上。
因此对接肋成为了机身与机翼连接的枢纽，同时该区域受力复杂，载荷大，因而对接肋的重要性决定了其设计的要求高。
对接肋的关键部件，上下壁板对接结构设计已成为各大民用飞机设计公司设计的难点。
对接结构的设计与飞机的设计使用要求、机翼的结构形式等因素密切相关。
总的来说主要包括使用维护条件，总体布局要求，质量要求、制造条件的限制以及拆装方便等。
机翼与机身连接接头及对接区域其他结构件，都必须考虑疲劳和损伤容限设计要求。
对接结构的设计内容包括接头的构造形式，结构强度和刚度分析，工艺成形方法，接头配合间隙与容差等[1]。
1.1 对接结构传力分析及方案设计中央翼对接结构将外翼载荷传递至机身，是全机载荷的交点，中央翼和机翼机身对接的传力分为以下三种情况[2]：a) 对称载荷。
外翼传来的弯矩M，绝大部分由中央翼上下壁板自身平衡。
其中上壁板承受压缩载荷，下壁板承受拉伸载荷，还有一小部分传给前、后机身对接框。
外翼传来的扭矩，大部分由机身前、后对接框剪力形成的力矩平衡，小部分由机身侧壁板和与下蒙皮连接的龙骨梁所产生的参差剪力平衡，两部分的分配由支持刚度的大小决定。
外翼传来的剪力，直接传给机身前、后对接框。
b) 非对称载荷。
反对称弯矩，上下蒙皮所受轴力由前、后翼梁提供的水平剪力反力平衡，前后梁的剪力最后传给机身对接框。
反对称剪力，作用在前、后梁的腹板，最后传给机身对接框。
反对称扭矩，作用在中央翼盒段，由机身对接框剪力形成的反力矩和机身侧壁板及龙骨梁形成的反力矩平衡。
c) 气密载荷。
中央翼前梁和上壁板是机身的气密线，气密载荷通过上壁板传给前后梁和展向梁，展向梁再通过对接肋传递到前后梁，最后传给机身对接框。
外翼壁板与中央翼壁板对接，从传力特征看，外翼弯矩主要由上下壁板承受。
外翼壁板根部（在对接分离面处）将产生非常大的拉压载荷，这些载荷通过对接肋传入中央翼上下壁板。
为了设计出更合理的壁板对接结构，本文经过对其他飞机对接结构的分析，设计出各两种上下壁板对接结构方案：a)外翼上壁板与中央翼上壁板对接，经优化对比分析优选出两种方案：方案一： 对接肋上缘条“”字型材与“T”形长桁接头进行上壁板对接。
蒙皮及长桁底板与“”字型材上缘板对接，（长桁根部的底板加宽加厚）；长桁下缘条则通过“T”形长桁接头与1#肋“”字型材下缘板对接，如图1.1左。
方案二：对接肋上缘条“十”字型材与角盒式长桁接头进行对接。
蒙皮及长桁底板通过“十”字型材对接，（长桁根部的底板加宽加厚）；长桁下缘条则通过角盒式长桁接头对接，如图1.1右。
图1.1 外翼上壁板与中央翼上壁板对接方案b)外翼下壁板与中央翼下壁板对接，经优化对比分析优选出两种方案：方案一：外翼与中央翼下壁板通过对接肋下缘条“土”字型材及对接带板进行对接，如图1.2左。
这种对接形式，形心变化小，传力效果较好，稳定性好。
但对接区协调关系较复杂，加垫多。
如处理不当，容易造成强迫装配，使构件，特别是复材构件内易产生分层开裂。
方案二：采用1#肋“T”型下缘条与对接带板进行对接，如图1.2右。
长桁根部缘板及立板斜削，长桁底板加宽加厚，与蒙皮、带板、“T”型材一起连接，形成壁板根部对接区。
外翼下壁板的载荷通过“T”型材水平缘条与带板传给中央翼下壁板。
对接区的钉承受双剪，对钉孔也有利。
这种对接形式，连接简单，装配工作量少。
图1.2 外翼上壁板与中央翼下壁板对接方案1.2 对接方案的有限元计算及分析根据方案一和方案二分别建立有限元模型，应用HyperWorks软件进行有限元分析计算。
上壁板对接结构主要承受来自外翼的压缩载荷，取单根长桁作为分析模型，有限元分析和优化载荷来自现有载荷下总体有限元模型，在单长桁有限元模型上，螺栓连接使用刚性连接单元，长桁施加长桁以及对应相邻的蒙皮载荷。
取后梁处的最大载荷作为计算分析载荷。
将长桁一端固支，另一端施加载荷。
图1.3 上、下壁板对接方案位移云图和应力云图有限元模型建立后，通过HyperWorks进行了有限元分析。
图1.3分别为上下壁板对接结构在载荷作用下的位移云图和应力云图。
通过对有限元分析结果及加工制造等因素的综合考虑，优选出较符合民机壁板对接结构的两种方案：上壁板对接选择了方案一，因为应力更小，分布更均匀。
下壁板对接选择了方案二，因为应力更小，重量更轻。
1.3 对接结构选材通过上面的方案计算选型，上、下壁板对接结构分别采用“”字型材和“T”型下缘条及长桁接头的对接型式，考虑与其对接的壁板结构采用复合材料，由于钛合金具有与复合材料相容性良好的特点，强度、刚度匹配较好，可以获得较好的减重效果，同时，由于二者电位比较接近，不易产生电偶腐蚀。
对接结构采用钛合金材料，其强度、刚度均高于铝合金，可以满足现代大型客机对耐久性/损伤容限设计的要求。
国外某些飞机已广泛采用了该钛合金作为对接接头，提高了接头的安全可靠性。
目前在钛合金发展、应用过程中，已形成一系列宇航标准，涵盖了板材、棒材、锻件等制品形式。
目前已广泛应用于吊挂、翼肋等部位。
2 对接结构优化设计及分析为保证对接结构设计的更加合理，采用输入固定的载荷，使用先进的结构优化软件OptiStruct对1#肋缘条进行了详细的有限元分析和优化设计。
Altair HyperWorks OptiStruct 是用于概念设计和改进设计、基于有限元的结构分析及优化软件。
其具有强大的功能，可以设计优化出基于各种约束条件下的具有最小重量和最大性能的结构。
首先取单个长桁结构进行优化，考虑结构的上反角和后掠角。
同时为了消除单个长桁计算时两侧的边界因素，模型前后复制一个桁距模型。
对接肋上壁板对接结构的优化有限元模型如图2.1。
图2.1 壁板某长桁处缘条优化模型在HyperMesh中设定优化设计变量为上缘条上下缘板各区间的厚度，初值为某一固定值，在一定的变化范围内，优化约束为上缘条应力小于500MPa，以体积最小（即重量最轻）作为优化设计目标，提交OptiStruct进行计算。
得出上缘条上缘板厚度从前梁至后梁的变化范围及下缘条根部从前梁至后梁的变化范围，稍部从前梁至后梁的变化范围（因保密原因具体尺寸变化省略）。
这些变化范围的值可作为对接结构详细设计参考使用。
同时可以看出下壁板T形连接处应力较小，为了减重需求可对红线部分材料适当减去。
如图2.2所示。
图2.2 下缘条结构优化结果3 总结飞机外翼、中央翼壁板对接结构设计，需要从方案设计阶段到初步详细设计阶段，不断的对结构进行综合优化和局部优化，对零组件进行精心设计，使其在满足强度、刚度要求的前提下，重量最轻。
设计中主要通过以下几个方面来达到减轻重量的目的： 1）合理选择结构布局，使传力更直接，结构材料利用率最高，结构综合利用最充分；2）合理选择结构材料；3）尽量采用整体结构；4）注意结构细节设计，去除不参与传力的多余材料。
本文通过运用Altair HyperWorks软件对对接结构进行有限元分析，选择了较好的对接结构并进行了结构尺寸优化和减重分析。
其设计方法和成果对飞机对接结构设计具有重要的参考价值。
4参考文献[1]郦正能等.飞机部件与系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社。
2006[2]《飞机设计手册》总编委会.飞机设计手册第10册[M].北京：航空工业出版社.2000 The Fitting Structure Design And Optimization Analysis Based On HyperWorks SoftwareZhang Xun Fang FangStructure Design Departments Of Shanghai Aircraft Design And Research InstituteShanghai 200232 ChinaAbstract:The structure design of outer wing and center wing’s panel is one of the important steps of the aircraft design. The different fitting way decided the powertransmission in a different way, It is a significant impact to the use of aircraft life and assembly process. This article has analyzed carefully the force transmission characteristics of fitting structure on aircraft’s outer wing and center wing , two fitting structure project of upper and lower panel is designed, then has carried the finite element analysis on fitting structure used the Altair HyperWorks software, has obtained better fitting structure and selected the materials, Finally has carried size optimization and weight loss analysis on fitting structure using OptiStruct software. The design idea and method of this article have important value on the design of aircraft fitting structure.Key word:The fitting structure finite element HyperWorks optimization。