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基于伪密度法的汽车悬架摆臂拓扑优化(2)

时间:2014-11-25 09:30 来源:www.fabiaoba.com 作者: 孙旭 点击:

  图2 优化前控制臂有限元模型

  1.3 材料选取

  在Collectors面板下的create子面板中创建一个材料集合器,card image类型选择为MAT1:MAT1是指所选材料为线形、不受温度影响、各向同行材料。若上摆臂采取锻造工艺,选取40Cr 材料,弹性模量为2e+05,泊松比为0.3。

  1.4 边界条件的建立与载荷施加

  在模型上施加载荷之前,要先建立一个载荷集合器,以便把要施加的载荷经处理后存入计算机,为以后载荷施加的调用提供支持。麦弗逊悬架控制臂分析时通常固定前衬套X、Y、Z三个方向平动,后衬套点Y、Z方向平动,外球销点Z方向平动。

  根据以上由COSMOSmotion获得的制动、转向、凹坑上跳工况时的纵向、侧向力和垂向力,在上摆臂与转向节连接处添加X、Y、Z方向的载荷,施加到相应的单元(RBE2单元)和节点(3698)上。如表1及如图3所示。

  表1 载荷的设定

  图3 多工况下节点载荷施加情况

  利用创建出的边界条件及载荷分别组合起来创建出制动、转向和凹坑上跳三种工况,表2所示为模型优化前处理信息。

  表2 上摆臂模型优化前处理信息

  2 上摆臂的拓扑优化

  2.1 优化设计数学模型建立

  根据概念设计要求,明确拓扑优化问题,建立数学模型如下:

  Minimize:VOL(X)=VOL(x1,x2,...,xn)

  Subject To VonMises≤760

  Disp1(X)≤0.05

  Disp2(X)≤0.02

  Disp3(X)≤0.04

  式中:X=x1,x2,..,xn 是设计变量,为材料单元密度;VOL(X)为目标函数,北大核心期刊体积的最小化;VonMises为应力约束;Disp1(X)为施加载荷的节点在工况1下的位移约束,合位移小于0.05;Disp2(X)为施加载荷的节点在工况2下的位移约束,合位移小于0.02;Disp3(X)为施加载荷的节点在工况3下的位移约束,合位移小于0.04。

  2.2 OptiStruct中的拓扑优化设计过程

  拓扑优化设计过程主要分成以下三个部分:

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