子結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化和虛擬樣機(jī)技術(shù)研究及其在裝載機(jī)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用.pdf

1、大型裝備的優(yōu)化問題是近幾十年來學(xué)術(shù)和工程界研究的熱點(diǎn)，根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)的不同，發(fā)展出眾多優(yōu)化理論和計算方法。
　　 以結(jié)構(gòu)靜力學(xué)和動力學(xué)為基礎(chǔ)，有限元方法為工具的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，特別是結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化是近年來結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域中的前沿課題，在計算方法上，子結(jié)構(gòu)理論成為解決大規(guī)模和復(fù)雜結(jié)構(gòu)有限元計算的有效手段。
　　 結(jié)合結(jié)構(gòu)動力學(xué)和機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)的虛擬樣機(jī)技術(shù)是代替物理樣機(jī)對產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計優(yōu)化的數(shù)字化設(shè)計方法，用以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低成本、

2、改進(jìn)質(zhì)量。
　　 裝載機(jī)是我國工程機(jī)械領(lǐng)域生產(chǎn)規(guī)模最大的產(chǎn)品。本文結(jié)合相關(guān)課題，以輪式裝載機(jī)為研究對象，對裝載機(jī)機(jī)罩進(jìn)行了基于子結(jié)構(gòu)的有限元分析和拓?fù)鋬?yōu)化；對裝載機(jī)工作裝置進(jìn)行了運(yùn)動特性研究和虛擬優(yōu)化設(shè)計。主要內(nèi)容有：
　　 (1)結(jié)合裝載機(jī)機(jī)罩結(jié)構(gòu)輕量化課題，研究了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的原理和方法及連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化方法，研究了靜態(tài)子結(jié)構(gòu)方法基本原理及具體應(yīng)用。
　　 (2)建立了機(jī)罩有限元模型，對其進(jìn)行了靜力和模態(tài)分析。

3、針對機(jī)罩存在質(zhì)量大，有開裂現(xiàn)象等問題，以體積和頻率為約束，以機(jī)罩各工況載荷下結(jié)構(gòu)剛度最大作為目標(biāo)函數(shù)，依據(jù)SIMP理論，采用帶權(quán)重的折衷規(guī)劃法，運(yùn)用OptiStruct對機(jī)罩進(jìn)行了多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計，得到機(jī)罩的最優(yōu)結(jié)構(gòu)布局。并依據(jù)優(yōu)化結(jié)果，對機(jī)罩進(jìn)行重新設(shè)計，給出了優(yōu)化機(jī)罩性能前提下的輕量化結(jié)構(gòu)具體方案。
　　 (3)結(jié)合裝載機(jī)工作裝置優(yōu)化設(shè)計課題，研究了虛擬樣機(jī)在工作裝置優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用。運(yùn)用ADAMS建立了工作裝置的虛擬樣機(jī)