基于Hypermesh的牵引车车架拓扑优化及有限元分析

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｒａｃｔｏｒ，Ｆｒａｍｅ，ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ，ＦＥＡ
１前言
目前大多车架结构拓扑优化只是对单一工况下
的结构优化．而且仅停留在使用二维壳单元进行优
到了车架拓扑结构的密度分布结果。根据拓扑优化结果，利用ＵＧ设计出了三维几何装配模型，并对三维模型进行有限元静力分析，得出了车架应力分布云图。结果表明该车架的最大应力值小于材料的屈服极限，疲劳强度也符合安全系数要求．从而证明该拓扑优化方法可行。
ＢａｓｅｄｏｎＨｙｐｅｒｍｅｓｈ
ＸｕＸｉｎｈａｉ．ＨａｔｒＺｈｅｎｎａｎ
（ＴａｉｙｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）
【Ａｂｓｔｒａｃｔ］ＩｎｉｔｉｌａｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｃｅｐｔｕａｌｄｅｓｉｇｎｉｓｍａｄｅｂｙｕｓｉｎｇＨｙｐｅｒｍｅｓｈＯｐｔｉｓｔｒｕｃｔｍｏｄｕｌｅａｎｄ
．
设计 ห้องสมุดไป่ตู้发．
基于Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ的牵引车车架拓扑优化及有限元分析 ★
徐鑫海韩振南
（太原理工大学）
【摘要】结合某车架设计过程，利用Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈｏｐｔｉｓｔｒｕｃｔ模块并采用变密度方法进行初期拓扑优化概念设计，得
ｆｒａｍｅｓｔｒｅｓｓｆａｌｌｓｂｅｌｏｗｔｈｅｙｉｅｌｄｌｉｍｉｔｏｆｍａｔｅｉａｒｌ，ａｎｄｆａｔｉｇｕｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｌｓｏｍｅｅｔｓｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒ，ｐｒｏｖｉｎｇｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｉｓｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．
ｖａｉａｒｂｌｅｄｅｎｓｉｔｙｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｆｒａｍｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｄｅｎｓｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｒａｍｅｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，３ＤｇｅｏｍｅｔｉｃｒａｌａｓｓｅｍｂｌｉｎｇｍｏｄｅｌｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｔｈＵＧ，ａｎｄＦＥｓｔａｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｉｓｍａｄｅｔｏｔｈｅｍｏｄｅｌ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎｎｅｐｈｏｇｒａｍｉｓｄｅｉｖｒｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍ
主题词：牵引车车架
拓扑优化
Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ有限元分析
中图分类号：Ｕ４６３．１文献标识码：Ａ文章编号：１０００ — ３７０３（２０１３）０９ — ０００６ — ０３
ＴｏｐｏｌｏｇｉｃａｌＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＴｒａｃｔｏｒＦｒａｍｅ
化设计的阶段．所以只能对车架横梁的布置进行优化．而无法对纵梁结构进行优化。本文采用Ａｌｔａｉｒ公
司的０Ｄｔｉｓｔｒｕｃｔ模块在三维空间下建立了车架拓扑优
化模型，采用六面体单元进行优化设计，并建立了多
个工况下的拓扑模型．对横梁的布置以及纵梁的形
状进行了优化设计最终设计方案采用了变截面纵
梁．这种纵梁不仅可以使整车重心降低、提高车辆稳定
性．还能减少车架所用材料．降低了生产成本。最终车架结构的有限元分析结果证明。此设计方法行之有效。