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基于HyperMorph参数化的转向节概念设计

2015/9/6    来源:Altair    作者:黄永旺  吴延龙  王华      
关键字:HyperMorph  HyperStudy  参数化  概念设计  
本文基于HyperMorph+HyperStudy平台,以厚度、形状作为参数化设计变量,转向节最大应力值和损伤为约束条件,质量最小为目标函数,在规定的设计空间内优化,得到满足目标要求的设计结构。

1 概述

    参数化优化是一个面向多领域多学科的优化技术方法,在不断追求产品质量,降低开发成本和缩短设计周期的趋势下,利用概念阶段参数化进行快速优化设计是强有力的手段之一。HyperMorph是实现参数化过程的有效手段,通过移动控制柄,可以改变域的形状。建立有效的参数模型,提交HyperStudy优化平台进行优化设计。

    下面重点以某汽车转向节结构优化设计为例,解析参数化优化技术在工程实际中的应用。转向节是汽车转向桥上的主要零件之一,能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向,转向节的功用是承受汽车前部载荷,支撑并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下,它承受着多变的冲击载荷,因此,要求其具有很高的强度。

2 基础模型分析

2.1有限元模型描述

    利用HyperMesh建立转向节实体有限元模型。如下图1所示

图1 转向节设计区域有限元模型

图1 转向节设计区域有限元模型

2.2基础模态分析和评价

    经过多体分解得到的载荷,加载到转向节,得到在Z向冲击的工况下,转向节最大应力值超过材料屈服,疲劳损伤值大于目标要求。存在可靠性风险,因此需要优化转向节结构,使其最大应力值低于目标要求,并保证使用寿命满足设计需要。计算结果如下图2所示

 图2 转向节强度、疲劳结果示意图

图2 转向节强度、疲劳结果示意图

3 优化分析

3.1参数化模型的建立

    考虑转向节形状、倒角、和厚度等参数,利用morphing建立参数化有限元模型。如下图3所示

 图3 转向节优化区域有限元模型示意图

图3 转向节优化区域有限元模型示意图

3.2优化分析和结果

    参数化优化分析流程:

图4 优化分析流程图

图4 优化分析流程图

责任编辑:吴星星
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