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64000 DWT散货船结构轻量化设计和建造 被引量:2
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作者 刘在良 夏小浩 邵汉东 《舰船科学技术》 北大核心 2019年第5期51-54,共4页
散货船结构轻量化设计与建造,是提升散货船性能重要途径之一。本文以64 000 DWT超灵便,最大型散货船为例,阐述了船体结构轻量化在设计和制造中所采用的方法和手段,通过对总体布置合理规划、结构合理布局、有限元直接强度计算替代规范法... 散货船结构轻量化设计与建造,是提升散货船性能重要途径之一。本文以64 000 DWT超灵便,最大型散货船为例,阐述了船体结构轻量化在设计和制造中所采用的方法和手段,通过对总体布置合理规划、结构合理布局、有限元直接强度计算替代规范法、船体建造控制等措施,实现了控制和减轻船体结构重量的目的。文中所述方法是本船设计和建造的经验总结,对提高船舶设计水平、设计类似船舶具有一定的借鉴和参考价值。 展开更多
关键词 散货船 结构轻量化设计和制造 船体结构重量
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基于拓扑优化的3D打印聚乳酸材料的轻量化结构设计
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作者 李倩 顾佳晨 +2 位作者 唐海原 乔海玉 王传洋 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期76-84,共9页
轻量化结构设计可以在保持性能的同时降低产品质量,对汽车高铁、航空航天等行业实现节能减排具有重要意义。聚乳酸具有可降解、易打印、良好的力学性能等优点,在3D打印领域得到广泛应用。本文中以可降解材料聚乳酸为研究对象,以拓扑优... 轻量化结构设计可以在保持性能的同时降低产品质量,对汽车高铁、航空航天等行业实现节能减排具有重要意义。聚乳酸具有可降解、易打印、良好的力学性能等优点,在3D打印领域得到广泛应用。本文中以可降解材料聚乳酸为研究对象,以拓扑优化作为轻量化结构设计的方法,采用熔融沉积3D打印技术,探究拓扑优化过程中参数(体积分数和惩罚因子)对工件在弯曲载荷下总变形的影响。对不同填充率下拓扑优化前后的工件质量进行对比,并探究了拓扑优化后不同熔融沉积3D打印速度下工件的弯曲性能。结果表明,当体积分数取40%、惩罚因子取3时,拓扑优化后模型最大变形量满足优化目标;3D打印的拓扑优化工件可以实现50%的减重且保持较高的弯曲力,但弯曲模量和变形量略有下降;降低打印速度对拓扑优化后工件的力学性能影响不大。 展开更多
关键词 量化结构设计 拓扑优化 3D打印 聚乳酸
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低地板电动客车车顶结构多目标优化 被引量:1
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作者 张步云 邹康 王勇 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第3期226-230,236,共6页
低地板电动客车常采用电池组置于车顶的布置方式,这使得车辆重心升高而影响其安全性。在保证车顶力学性能需求前提下,进行多目标结构轻量化设计是解决该问题的有效方案之一。首先,针对低地板电动客车承载式车身特点,对车顶参数化模型进... 低地板电动客车常采用电池组置于车顶的布置方式,这使得车辆重心升高而影响其安全性。在保证车顶力学性能需求前提下,进行多目标结构轻量化设计是解决该问题的有效方案之一。首先,针对低地板电动客车承载式车身特点,对车顶参数化模型进行刚、强度分析和模态分析;继而通过灵敏度分析筛选出7组对质量和刚度影响较大的设计变量;根据拉丁超立方试验设计得到的仿真结果数据,利用径向基(RBF)神经网络建立近似模型,以车顶质量最小、载荷作用下位移最小为目标,采用NSGA-III算法进行多目标优化,并对比分析前后模型的结构性能。优化结果表明:在不改变材料的前提下,车顶实现减重11.32kg,降低超过1.5%,而力学性能变化在1%左右。这里研究可为特殊种类电动车辆轻量化结构设计提供参考。 展开更多
关键词 多目标优化 RBF径向基神经网络 NSGA-III优化算法 结构轻量化设计 灵敏度分析 有限元分析
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基于多保真代理模型的塔机臂架结构优化
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作者 张建康 刘富文 +4 位作者 郭冠辰 张帅 宋学官 孙田 李子陆 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第11期1967-1976,共10页
起重臂架是动臂式塔机的关键工作部件,负责提升运输建筑材料,其制造成本和工作耗能与自身重量成正比,需要对臂架的重量优化展开研究,因此提出了一种针对动臂式塔机臂架的高效优化设计方法。首先,基于有限元法,计算了不同臂架幅度下的极... 起重臂架是动臂式塔机的关键工作部件,负责提升运输建筑材料,其制造成本和工作耗能与自身重量成正比,需要对臂架的重量优化展开研究,因此提出了一种针对动臂式塔机臂架的高效优化设计方法。首先,基于有限元法,计算了不同臂架幅度下的极限工况应力及变形,确定了最危险工况,并以此工况作为优化设计的基础工况;然后,选定了臂架上12个结构参数为设计变量,进行了参数化建模,利用拉丁超立方采样(LHS)选取了样本点,基于有限元仿真数据,构建了三种基于径向基函数(RBF)的代理模型并对其精度进行了评估;最后,基于精度高的多保真代理模型(MFS),以臂架重量最小为优化目标,构建了臂架优化问题的数学模型,使用遗传算法(GA)完成了优化设计。研究结果表明:优化后的臂架满足强度、刚度要求,整个臂架不会发生断裂和失稳,而且臂架重量减轻了25.03%;同时,多保真代理模型的预测结果和仿真结果误差小于3%,证明了多保真代理模型的准确性,进而证明了基于多保真代理模型的臂架优化方法的有效性。 展开更多
关键词 动臂式塔式起重机 臂架结构轻量化设计 多保真代理模型 遗传算法 优化设计 拉丁超立方采样 径向基函数
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冰区双燃料平台供应船结构设计要点
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作者 赵志坚 刘仁昌 +4 位作者 李连亮 何佳琦 朱光伟 齐东周 黄金林 《船海工程》 北大核心 2017年第1期1-5,共5页
结合目标冰区双燃料平台供应船的技术特点,针对其冰区结构轻量化设计及LNG燃料罐舱布置和设计方法问题,根据船级社规范要求,明确冰带区域范围,计算和确定结构构件尺寸,讨论该船型设计中结构轻量化的问题;参考IGF规则,结合平台供应船的... 结合目标冰区双燃料平台供应船的技术特点,针对其冰区结构轻量化设计及LNG燃料罐舱布置和设计方法问题,根据船级社规范要求,明确冰带区域范围,计算和确定结构构件尺寸,讨论该船型设计中结构轻量化的问题;参考IGF规则,结合平台供应船的特点给出罐舱区域布置设计方案。 展开更多
关键词 冰区双燃料平台供应船 结构轻量化设计 LNG燃料罐 冰带区域
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基于粒子群算法的轿车车身多学科优化设计 被引量:10
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作者 刘钊 李晗 朱平 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期251-258,共8页
轿车车身结构设计过程中,设计变量多、非线性强、学科间耦合关系复杂,常用的多学科优化策略和优化算法无法有效寻得可行的优化解。本文中针对此问题,基于灵敏度分析方法与数据挖掘技术,采用粒子群优化算法;结合加强协同优化理论,形成了... 轿车车身结构设计过程中,设计变量多、非线性强、学科间耦合关系复杂,常用的多学科优化策略和优化算法无法有效寻得可行的优化解。本文中针对此问题,基于灵敏度分析方法与数据挖掘技术,采用粒子群优化算法;结合加强协同优化理论,形成了基于改进粒子群算法的轿车车身多学科优化设计体系,并将其运用到车身侧围结构轻量化设计中。结果表明,在满足各项结构性能指标的前提下,实现减质量最多达14.6%。 展开更多
关键词 车身 多学科优化设计 粒子群优化 数据挖掘 侧围 结构轻量化设计
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恒温无尘车间中重载运输机械臂的设计 被引量:3
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作者 吴斌方 李萍 +2 位作者 张耀 刘默耘 陈水胜 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2020年第9期1373-1378,共6页
针对某企业将开放式车间升级为封闭式恒温无尘化车间,设计了一种用于恒温无尘车间的大型棒料重载运输机械臂,满足棒料运输的准确性及运行稳定性要求。首先,利用SolidWorks和ADAMS软件构造虚拟样机,其次,通过建立刚柔耦合模型并仿真,以... 针对某企业将开放式车间升级为封闭式恒温无尘化车间,设计了一种用于恒温无尘车间的大型棒料重载运输机械臂,满足棒料运输的准确性及运行稳定性要求。首先,利用SolidWorks和ADAMS软件构造虚拟样机,其次,通过建立刚柔耦合模型并仿真,以确认模型的有效性,并获得应力和变形云图;最后,对机械臂进行结构轻量化设计,减轻其质量,并促使其运转更加灵活流畅。仿真结果表明,优化后的重载机械臂最大变形由0.532 mm降至0.409 mm,最大应力由480.33 MPa降至237.67 MPa,降幅高达50.5%,A级机械臂减重7.6%。 展开更多
关键词 重载运输机械臂 虚拟样机 结构轻量化设计
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预制装配式地铁车站闭腔构造优化设计 被引量:20
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作者 丁鹏 陶连金 +3 位作者 杨秀仁 赵继 刘春晓 黎思成 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期946-955,共10页
为了解决装配式地铁车站构件自重偏大的问题,以长春地铁某全国首例全预制装配式地铁车站为工程背景,基于大型通用有限元软件ABAQUS对装配式地铁车站闭腔构造开展优化设计研究.通过整体(单环)和分块(各构件)两方面分析,提出一系列闭腔构... 为了解决装配式地铁车站构件自重偏大的问题,以长春地铁某全国首例全预制装配式地铁车站为工程背景,基于大型通用有限元软件ABAQUS对装配式地铁车站闭腔构造开展优化设计研究.通过整体(单环)和分块(各构件)两方面分析,提出一系列闭腔构造优化措施.有限元数值仿真对比试验显示:优化闭腔构造后,单环结构在自重下各项性能无实质性改变,各项监测指标值远小于规范限值;结构自重降低 18.5%,结构内力有不同程度降低,对弯矩影响最大,对剪力次之,对轴力最小,其趋势对结构有利.试验验证了闭腔构造结构的安全性与可靠性. 展开更多
关键词 预制装配式 地铁车站 有限元分析 闭腔薄壁结构 量化结构设计
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