沖擊載荷下結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化方法及應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)代結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法以結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ),計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)為手段,采用虛擬樣機(jī)技術(shù),高效快速地完成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。相比于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)——樣機(jī)實(shí)驗(yàn)——修改設(shè)計(jì)多次反復(fù)的過程,現(xiàn)代結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可靠性、縮短開發(fā)周期、尋求結(jié)構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案以及降低成本等方面具有十分重要的作用。
　　 結(jié)構(gòu)承受沖擊載荷在工程領(lǐng)域十分普遍,其分析與優(yōu)化涉及非線性特性受到研究者的關(guān)注而成為研究熱點(diǎn)。
　　 本文結(jié)合相關(guān)

2、課題,依據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與跌落沖擊理論,以有限元分析軟件為主要工具,對幾類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了創(chuàng)新研究工作,文中主要內(nèi)容包括:
　　 (1)針對客車側(cè)翻碰撞問題,引入整車模型,依據(jù)相關(guān)法規(guī),采用全殼單元,完成車身骨架側(cè)翻仿真。根據(jù)仿真結(jié)果,對車身吸收碰撞沖擊性能及安全性能進(jìn)行評估,并對若干能夠有效減小客車側(cè)圍立柱彎曲變形的措施進(jìn)行討論。采用仿真替代前期部分實(shí)車試驗(yàn)可大大減少客車設(shè)計(jì)過程耗時(shí),對檢驗(yàn)客車車身上部強(qiáng)度、優(yōu)化車身骨

3、架結(jié)構(gòu)具有實(shí)際意義,為客車設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與安全性能評價(jià)提供參考。
　　 (2)結(jié)合32時(shí)大屏幕液晶顯示器紙漿模襯墊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課題,提出32時(shí)大平面液晶顯示器紙漿模緩沖襯墊結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。以脆值理論為依據(jù),基于產(chǎn)品極限沖擊力、單個(gè)凸臺緩沖能力與緩沖凸臺數(shù)量之間關(guān)系,充分考慮制造可行性,提出了一種新型的折疊嵌套式紙漿模緩沖襯墊結(jié)構(gòu)。通過仿真分析對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,并驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的襯墊結(jié)構(gòu)的緩沖性能。文中所述設(shè)計(jì)方法為大尺寸產(chǎn)品特別是同類大型平面

4、顯示器紙漿模襯墊設(shè)計(jì)提供參考。
　　 (3)結(jié)合裝載機(jī)防落物保護(hù)結(jié)構(gòu)(FOPS)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課題,提出了一種基于拓?fù)鋬?yōu)化思想的FOPS設(shè)計(jì)方法。在沖擊載荷條件下,依據(jù)SIMP理論,針對FOPS設(shè)計(jì)區(qū)域確定合適的設(shè)計(jì)變量、約束條件以及優(yōu)化目標(biāo),通過迭代計(jì)算獲取FOPS最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。經(jīng)數(shù)值分析確認(rèn),所設(shè)計(jì)FOPS具備吸收規(guī)定沖擊能量的變形能力,且完成緩沖過程后結(jié)構(gòu)不侵入DLV所在區(qū)域,滿足性能要求。這一設(shè)計(jì)方法可作為其他工程機(jī)械駕駛室防