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基于Hyperworks的汽车摆臂拓扑优化设计
| 论文题名： | 基于Hyperworks的汽车摆臂拓扑优化设计 |
| 关键词： | 拓扑优化;HyperWorks软件;汽车摆臂;有限元法;目标函数 |
| 摘要： | 机械结构和机械零部件优化设计的目的在于使设计出的结构具有重量轻、体积小、效益高、成本低、可靠性好等特点。但是由于机械结构常常都比较复杂，按传统的经验模式进行零部件优化的方法效果不是很好。随着计算机技术和有限元法的快速发展，一些复杂的工程问题也可以借助高性能计算机采用有限元法来加以解决。有限元法不仅作为结构分析的一个重要的数值计算方法，同时也为结构优化提供了一个平台。现代设计方法是动态的，凭借计算机仿真实验，将有限元法应用到产品设计中。通过计算机模拟实际约束、载荷情况，在满足性能、质量要求的条件下对结构进行设计，当产品不能满足设计要求时，就可以马上对产品进行修改，然后再进行模拟分析，直到满足产品性能。因此现代设计方法降低了人力、物力、时间的消耗，缩短了产品设计周期，降低了设计和生产成本。因此在结构优化设计中，拓扑结构优化方法近年来受到设计人员越来越多的重视。 本文首先介绍了拓扑优化的发展史，阐述了拓扑优化在生产中的应用；接下来介绍了拓扑优化设计方法的产生，给出了拓扑优化设计的主要流程并介绍了四种结构优化的方法，即尺寸优化、形状优化、形貌优化和拓扑优化。其中详细介绍了结构拓扑优化的3种方法.即变厚度法、均匀法和变密度法，以及拓扑优化常用的几种算法和有限元分析软件HyperWroks，并结合实例的形式给出了该技术在汽车车身设计、车架、零部件结构优化设计的具体应用情况。 针对汽车摆臂几何模型特点，根据三维模型简化原则和方法进行了模型简化，应用HyperWorks软件中的HyperMesb模块对三维模型进行有限元划分，建立了汽车摆臂的有限元模型；对有限元模型建立约束和施加载荷，并模拟实际工作情况创建三个工况；在拓扑优化模块下，定义拓扑优化的目标函数和拓扑优化的约束，然后进行求解计算；最终得到结构的密度分布，通过对比得到了汽车摆臂的拓扑优化方案。 |
| 作者： | 王鹏 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 柴保明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北工程大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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