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轻量化设计在家具领域的应用现状与发展趋势 被引量：1
1
作者 高玉莹 李琛 《林产工业》 北大核心 2025年第3期71-74,共4页
为适应工业4.0发展与“双碳”战略的环保理念,家具制造业逐渐注重使用环保材料与减少传统材料的消耗,以达到减碳目的。轻量化设计成为家具设计的可行性选择之一。梳理了家具轻量化设计相关的国内外主要研究成果和实现方法,从轻量化技术... 为适应工业4.0发展与“双碳”战略的环保理念,家具制造业逐渐注重使用环保材料与减少传统材料的消耗,以达到减碳目的。轻量化设计成为家具设计的可行性选择之一。梳理了家具轻量化设计相关的国内外主要研究成果和实现方法,从轻量化技术的实现方法出发,探讨了新型轻量化材料的特点与应用,介绍了尺寸优化的模型优化过程,探讨了拓扑优化的实现过程与优化方法,并将材料与结构与仿生设计相结合实现了轻量化。针对目前研究的问题与不足,提出了未来家具轻量化设计的发展方向和趋势,以期为家具轻量化设计提供参考。 展开更多
关键词 家具结构 轻量化设计 结构优化 轻量化材料 仿生轻量化设计
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某园林工程挖掘机驾驶室轻量化设计
2
作者 洪婷婷 冯辰 朱立源 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第5期290-293,300,共5页
挖掘机驾驶室是保护驾驶员生命安全的重要机构,其轻量化设计的前提是必须满足对驾驶员的安全保护,因此,论文首先通过有限元仿真对驾驶室的侧翻与落物保护机构(ROPS&FOPS)的安全性能进行了模拟,利用安全性能测试验证该模型的有效性... 挖掘机驾驶室是保护驾驶员生命安全的重要机构,其轻量化设计的前提是必须满足对驾驶员的安全保护,因此,论文首先通过有限元仿真对驾驶室的侧翻与落物保护机构(ROPS&FOPS)的安全性能进行了模拟,利用安全性能测试验证该模型的有效性。其次,对驾驶室的ROPS&FOPS结构进行试验设计,基于仿真结果建立了近似模型,并以驾驶室的ROPS&FOPS结构厚度为变量,最小质量和最大扭转刚度为目标进行多目标优化。结果表明,在满足安全性能的条件下,可以将驾驶室的质量减轻11.7%,轻量化效果显著,为驾驶室的轻量化设计研制提供了理论依据。 展开更多
关键词 驾驶室 安全性能 轻量化设计 近似模型 多目标优化
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基于响应面优化下支承桥车轴轻量化设计
3
作者 陈秀生 王誉凯 +3 位作者 张同帅 王志喜 张家凯 施非凡 《拖拉机与农用运输车》 2025年第3期72-77,84,共7页
在研究半挂车由A级路面过渡至D级路面的复杂行驶场景中,基于两种常见工况,对半挂车支承桥车轴进行了受力分析并在ANSYS Workbench软件中进行了瞬态力学模拟。通过对比分析两种工况下支承桥车轴瞬态力学响应的云图结果,明确了支承桥车轴... 在研究半挂车由A级路面过渡至D级路面的复杂行驶场景中,基于两种常见工况,对半挂车支承桥车轴进行了受力分析并在ANSYS Workbench软件中进行了瞬态力学模拟。通过对比分析两种工况下支承桥车轴瞬态力学响应的云图结果,明确了支承桥车轴承受的最危险工况。随后,利用Adams软件对此工况下的支承桥车轴进行了动力学仿真,模拟了支承桥车轴的运动状态及受力变化过程,获取了受力变化曲线的关键峰值参数。基于Adams仿真结果,构建了支承桥车轴的有限元模型,并进行了线性静力分析。最后,采用了二级响应面优化方法对支承桥车轴结构进行优化,对静力分析后的支承桥车轴实施了轻量化改造,其质量成功减轻了12%且满足材料强度与疲劳寿命要求,进行了台架试验,各项指标均符合要求。半挂车支承桥车轴的轻量化对提高车辆制动性能、节能降耗具有重要意义。 展开更多
关键词 支承桥 仿真分析 轻量化设计
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基于有限元模拟的SUV汽车铝合金轮毂轻量化设计 被引量：2
4
作者 陈晓明 余建业 +1 位作者 刘顺 曾翀 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期99-109,共11页
基于有限元分析和性能测试对铝合金汽车轮毂进行轻量化设计.首先,利用ANSYS Workbench对轮毂模型进行结构静力学分析,得到车辆静止满载状态下轮毂的应力和变形分布规律.其次,通过对轮毂前6阶模态的分析,得到轮毂各阶固有频率和变形量,... 基于有限元分析和性能测试对铝合金汽车轮毂进行轻量化设计.首先,利用ANSYS Workbench对轮毂模型进行结构静力学分析,得到车辆静止满载状态下轮毂的应力和变形分布规律.其次,通过对轮毂前6阶模态的分析,得到轮毂各阶固有频率和变形量,并探明轮毂在发动机和路面激励下的共振规律.然后,在轮毂弯曲疲劳、径向疲劳和冲击仿真的基础上,对轮毂轮辐进行拓扑优化以获得轻量化轮毂模型.最后,对轻量化轮毂进行性能试验,并将轻量化轮毂与原始轮毂的试验结果进行对比,分析优化前后的轮毂各项性能的变化,确保轻量化后的轮毂模型符合强度要求. 展开更多
关键词 轮毂 轻量化设计 拓扑优化 有限元分析 性能测试
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基于改进BWO算法的架桥机主梁轻量化设计
5
作者 陈毅 赵江锋 +3 位作者 孙军强 王刚锋 史妍妮 张程浩 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第12期4986-4994,共9页
针对传统设计方案下架桥机主梁设计量冗余、耗材较多,从而降低生产效率,且现有智能优化方法存在收敛精度较低等问题,提出了一种基于二次插值策略的改进白鲸优化算法(enhanced beluga whale optimization,EBWO),将其应用于600 t架桥机主... 针对传统设计方案下架桥机主梁设计量冗余、耗材较多,从而降低生产效率,且现有智能优化方法存在收敛精度较低等问题,提出了一种基于二次插值策略的改进白鲸优化算法(enhanced beluga whale optimization,EBWO),将其应用于600 t架桥机主梁的轻量化研究。首先选取6项测试函数分别对白鲸优化算法(beluga whale optimization,BWO)、EBWO及其他3种常见优化算法进行对比,检验其收敛特性的优越性,并根据给定工况对架桥机主梁进行力学分析,结合架桥机主梁设计规范及力学性能要求建立优化模型,完成架桥机主梁的横截面积优化。结果表明:EBWO具有更强的稳定性及收敛特性,经验证优化后主梁减轻19.3%,且能满足安全要求。 展开更多
关键词 白鲸优化算法(BWO) 二次插值策略 架桥机 主梁 轻量化设计
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CFRP基材矿用安全头盔轻量化设计与优化
6
作者 石林鑫 王海军 王洪磊 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第4期125-134,共10页
为解决目前矿用安全头盔重量过大的问题,采用碳纤维增强复合材料(CFRP)替代传统ABS注塑材料实现矿用安全头盔的轻量化设计。建立了钢球-头盔碰撞仿真有限元模型,在碰撞仿真环境下对比分析ABS和CFRP盔壳的力学性能。与ABS盔壳相比,CFRP... 为解决目前矿用安全头盔重量过大的问题,采用碳纤维增强复合材料(CFRP)替代传统ABS注塑材料实现矿用安全头盔的轻量化设计。建立了钢球-头盔碰撞仿真有限元模型,在碰撞仿真环境下对比分析ABS和CFRP盔壳的力学性能。与ABS盔壳相比,CFRP盔壳的强度和刚度更优,且具有更好的防护性能。利用BP神经网络模拟CFRP铺层参数与头盔力学性能之间的输入输出映射关系,并使用粒子群优化算法实现了对CFRP头盔力学性能的全局优化。优化结果表明,最优铺层参数为单层层厚0.2 mm,各层铺层角度为[0/45/60/45/0/90],优化后的CFRP头盔在碰撞仿真中的顶部最大变形量为19.601 mm,头模最大受力为4.891 kN。该优化方案能够满足相关国家标准的要求,同时实现相比ABS头盔盔壳减重49.3%的轻量化设计。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 有限元分析 BP神经网络 粒子群优化 轻量化设计
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折弯机的有限元分析及轻量化设计
7
作者 于晓玲 杨翠丽 +2 位作者 李亚南 洪程东 于嘉 《南方农机》 2025年第15期135-138,153,共5页
【目的】解决传统折弯机结构复杂、重量大、能耗高、维护成本高等问题,实现折弯机的轻量化设计,提高经济效益,拓宽应用范围。【方法】详细探讨了折弯机的工作原理,通过机身实体模型优化、有限元模型单元选取和划分、机身约束和载荷施加... 【目的】解决传统折弯机结构复杂、重量大、能耗高、维护成本高等问题,实现折弯机的轻量化设计,提高经济效益,拓宽应用范围。【方法】详细探讨了折弯机的工作原理,通过机身实体模型优化、有限元模型单元选取和划分、机身约束和载荷施加、材料属性施加以及计算结果分析等,深入研究了折弯机在加工钢筋方面的工作性能。并采用正交试验法对折弯机进行了优化设计,通过确定设计变量和目标函数、选取状态变量、进行轻量化计算等,实现了折弯机的轻量化设计。【结果】优化后的折弯机最大应力和最大变形量均符合设定边界条件,且重量显著减轻,降低了设备的能耗,提高了设备的移动性和操作灵活性。【结论】本研究可为折弯机的设计和制造提供科学依据,为现代工业制造中的设备轻量化和性能优化提供新的思路和方法。 展开更多
关键词 折弯机 有限元分析 轻量化设计
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纯电动无人集运车车架轻量化设计
8
作者 肖宇霖 《包装工程》 北大核心 2025年第S1期212-220,共9页
针对纯电无人集运车车架的轻量化需求,本研究在确保车架结构强度与刚度满足设计要求的前提下,采用拓扑优化方法实现车架质量的降低,以提升整车的经济性与结构效率,同时为无人集运车车架优化设计提供工程参考。首先,采用SolidWorks建立... 针对纯电无人集运车车架的轻量化需求,本研究在确保车架结构强度与刚度满足设计要求的前提下,采用拓扑优化方法实现车架质量的降低,以提升整车的经济性与结构效率,同时为无人集运车车架优化设计提供工程参考。首先,采用SolidWorks建立车架三维模型,并基于ANSYS Workbench平台开展四种典型工况下的静力学分析,全面评估结构受力特性。然后,进行模态分析与谐响应分析,准确提取车架后六阶固有频率及振动变形特征。最后,基于上述分析结果,实施拓扑优化,在保证结构安全性的情况下实现车架质量的显著减轻。优化后,车架的最大应力由108.42 MPa略微增加至113.04 MPa,增幅为4.9 MPa,但仍远低于材料屈服极限,充分确保了结构安全性。与此同时,车架变形量降低0.013 9 mm,且质量由2 921.6 kg降至1 223.1 kg,减重幅度达27.3%。研究结果表明,通过拓扑优化,不仅可使车架固有频率远离路面激励频率,还能有效降低结构质量,该研究为纯电无人集运车车架的优化设计提供了可靠的理论依据与工程实践指导。 展开更多
关键词 纯电动无人集运车 有限元法 模态分析 拓扑优化 轻量化设计
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基于Altair Inspire的机械臂手爪结构轻量化设计及3D打印制造
9
作者 杨天玲 朱蔷 刘菲 《机电工程》 北大核心 2025年第5期1006-1012,共7页
现代工业的高速发展,使得机械零部件的轻量化设计成为一个重要的研究课题。针对机械臂手爪结构的轻量化设计问题,提出了一种采用软件Altair Inspire的轻量化设计方法,并进行了机械臂手爪结构的拓扑优化、几何重构、强度校核研究。首先,... 现代工业的高速发展,使得机械零部件的轻量化设计成为一个重要的研究课题。针对机械臂手爪结构的轻量化设计问题,提出了一种采用软件Altair Inspire的轻量化设计方法,并进行了机械臂手爪结构的拓扑优化、几何重构、强度校核研究。首先,以机械臂手爪结构为例,设置了原始模型材料和边界条件,进行了初始强度分析;然后,进行了拓扑优化、几何重构,使其保持强度的同时重量大大减轻,对优化后的结构进行了校核,验证了其强度和稳定性;最后,采用3D打印的方式验证了轻量化优化后零件制造的可行性。研究结果表明:机械臂手爪零件重量降低了83.4%,结构强度和稳定性满足要求;减轻手爪零件的重量可以降低其制造成本,对机械臂的负载能力和运动速度产生了有利影响,提高其适用范围和灵活性。这一方法为机械系统的设计和制造提供了新的思路和解决方案,为复杂结构部件降低成本提供一种有效的轻量化优化设计工程实践方法,具有一定的实际应用价值。 展开更多
关键词 轻量化设计 拓扑优化 几何重构 强度校核 光固化3D打印制造
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基于多保真度代理模型的混凝土泵车臂架销轴轻量化设计
10
作者 李鹏 李梦聪 +3 位作者 肖立波 王一棠 宋学官 阳领 《中国机械工程》 北大核心 2025年第4期821-829,共9页
销轴作为混凝土泵车臂架系统中关键的连接和支撑部件,如何在保证安全的前提下实现结构轻量化是设计过程中值得关注的问题。基于控制参数构建了空心哑铃销轴的参数化有限元模型;通过高、低保真度模型的相互扰动和高、低保真数据的合理算... 销轴作为混凝土泵车臂架系统中关键的连接和支撑部件,如何在保证安全的前提下实现结构轻量化是设计过程中值得关注的问题。基于控制参数构建了空心哑铃销轴的参数化有限元模型;通过高、低保真度模型的相互扰动和高、低保真数据的合理算时分配,建立了精度更高的基于特征映射的多保真度代理模型,以该代理模型为基础,采用遗传算法进行优化,获得了空心哑铃销轴的最佳设计方案,实现了销轴减重36%。理论计算、仿真和试验三重校核表明,基于代理模型最优参数所构建的空心哑铃销轴在实现轻量化和节省材料消耗的同时,其物理力学性能依然能够得到保证,为后续进一步应用提供了数据支撑和参考。 展开更多
关键词 混凝土泵车 空心销轴 轻量化设计 多保真度代理模型
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一种并联机构尺寸与拓扑同步轻量化设计方法
11
作者 罗磊 王猛 《机电工程》 北大核心 2025年第8期1563-1572,共10页
因可重构性好和动态性能优良,并联机构(PKM)在多个领域得到了广泛应用,但其现有设计方法多关注尺寸参数,忽视了结构拓扑的影响。为解决上述问题,提出了一种并联机构尺寸与拓扑同步轻量化设计方法。首先,以质量最小和刚度最小为目标函数... 因可重构性好和动态性能优良,并联机构(PKM)在多个领域得到了广泛应用,但其现有设计方法多关注尺寸参数,忽视了结构拓扑的影响。为解决上述问题,提出了一种并联机构尺寸与拓扑同步轻量化设计方法。首先,以质量最小和刚度最小为目标函数和约束条件,通过参数化设计获得了并联机构所有尺寸参数;然后,通过灵敏度分析确定了关键尺寸参数,在有限元分析(FEA)和响应面法(RSM)的基础上,建立了设计变量与各方向刚度之间的改进刚度-质量元模型;最后,将这些映射关系嵌入并联机构刚度和质量模型中,利用粒子群优化算法(PSO)完成了尺寸参数和结构拓扑的同步设计工作;以平面5R并联机构为例开展了验证与对比分析,完成了平面5R并联机构的轻量化设计工作。研究结果表明:在相同刚度约束下,相比参数化设计方法,采用尺寸与拓扑同步轻量化设计方法获得的质量降低了8.84%,从330.4 kg减少到301.2 kg,证明了该方法的有效性和优越性。该方法可为其他并联机构或类似机器人的轻量化设计提供重要参考。 展开更多
关键词 机构学 平面5R并联机构 改进刚度-质量元模型 灵敏度分析 分层轻量化设计 尺寸参数
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轻量化设计在农用机械底盘车架中的应用
12
作者 朱清阳 《河北农机》 2025年第10期27-29,共3页
近年来,随着我国经济科技的快速发展,农用机械水平也得到了长足提升。在设计领域,轻量化设计相对于传统的设计更显优势。对农业机械进行必要的轻量化改造,不仅能够使制造农机具设备的成本得到有效下降,还能够使农业机械使用效率提高。同... 近年来,随着我国经济科技的快速发展,农用机械水平也得到了长足提升。在设计领域,轻量化设计相对于传统的设计更显优势。对农业机械进行必要的轻量化改造,不仅能够使制造农机具设备的成本得到有效下降,还能够使农业机械使用效率提高。同时,使用轻量化设计会减少不可再生能源及其他原材料的消耗,降低能耗,起到节能减排的效果,响应环保号召。从当前情况来看,我国农业机械行业过于因循守旧,按照传统经验,利用大安全系数提高底盘车架结构的稳定性和强度。这种传统的设计思路不加改变会导致车架占据较大的重量,影响整机自重,使用起来不方便且能耗较大。因此,本文探究轻量化设计在农用机械底盘车架中的应用并展开分析与论述,以期为有关工作者提供参考和建议。 展开更多
关键词 轻量化设计 农用机械 底盘车架 应用
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商用轻卡货柜轻量化设计与材料选择探讨
13
作者 曾海峰 《南方农机》 2025年第15期150-153,共4页
为深入探讨货柜车轻量化设计与材料选择这一重要课题,文章采用理论分析方法,通过详细而全面的分析,深入了解了高强度钢、复合材料及铝合金在货柜车轻量化设计中的具体应用情况,对不同材料的优缺点进行了深度剖析,并对其在实际应用中的... 为深入探讨货柜车轻量化设计与材料选择这一重要课题,文章采用理论分析方法,通过详细而全面的分析,深入了解了高强度钢、复合材料及铝合金在货柜车轻量化设计中的具体应用情况,对不同材料的优缺点进行了深度剖析,并对其在实际应用中的减重效果进行了深入研究。以高强度钢板方案和蜂窝复合板方案为例,对其减重效果、成本变化以及实际应用中的表现进行了细致探讨。研究结果表明,复合材料在减重效果这一方面表现得极为出色。然而,其成本相对较高,更适合应用于那些对减重有着较高要求的高端车型。高强度钢板方案虽然在减重效果上没有那么显著,但其成本相对较低,更适合大多数车型。本研究具有重要的学术价值和深远的工程应用价值,能够为未来货柜车的轻量化设计提供坚实的理论基础和实践指导。 展开更多
关键词 货柜车 轻量化设计 高强度钢 复合材料 铝合金
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堆垛机器人末端执行机构轻量化设计 被引量：1
14
作者 崔新霞 赵明 +1 位作者 江红祥 刘送永 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第11期335-340,345,共7页
为了提高堆垛机器人在定制式木工家具生产线的作业效率,设计了一种基于气压驱动的真空吸附式末端执行机构,提出一种针对该机构的两工况多目标轻量化设计方法。首先,校核了两工况下的静动态性能,建立了末端执行机构参数化模型。定义9个... 为了提高堆垛机器人在定制式木工家具生产线的作业效率,设计了一种基于气压驱动的真空吸附式末端执行机构,提出一种针对该机构的两工况多目标轻量化设计方法。首先,校核了两工况下的静动态性能,建立了末端执行机构参数化模型。定义9个设计变量,采用最优拉丁超立方进行试验设计,并对近似模型的精度进行评价,确定径向基神经网络模型作为优化设计的代理模型。然后,以末端执行机构的质量、变形、应力为响应目标,并以执行机构的尺寸为约束进行多目标轻量化设计。最后对优化后的模型加工出样机,进行试验验证。结果表明:优化后末端执行机构在保证静动态特性满足设计要求的前提下,轻量化得到明显改善,质量降幅15.7%。 展开更多
关键词 堆垛机器人 试验设计 末端执行机构 轻量化设计 代理模型 真空吸附
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环保理念下绿色饲料包装的减量化设计 被引量：3
15
作者 王晶晶 《中国饲料》 北大核心 2024年第14期121-124,共4页
环保理念下,包装除了具备保护产品、方便运输、信息传递等基础功能外,还与生态环境、污染治理直接相关。究其原因,还在于传统包装大多采用塑料材质,在自然界中,塑料难以降解,容易造成白色污染。饲料包装同样存在这一问题,但随着人们环... 环保理念下,包装除了具备保护产品、方便运输、信息传递等基础功能外,还与生态环境、污染治理直接相关。究其原因,还在于传统包装大多采用塑料材质,在自然界中,塑料难以降解,容易造成白色污染。饲料包装同样存在这一问题,但随着人们环保意识的增强,诸多饲料企业开始积极寻找减少环境污染的方法,绿色饲料包装的减量化设计成为必然。该设计理念在满足饲料包装基础功能的同时尽量保护生态环境,减少资源消耗。为此,本文从国内外包装减量化的现状入手,分析了绿色饲料包装的减量化设计意义,并指出具体的设计方法,力求推动传统饲料包装向绿色饲料包装的转型升级。 展开更多
关键词 环保理念 绿色饲料包装 减量化设计 可持续发展
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基于改进鼠群优化算法的起重机主梁轻量化设计 被引量：2
16
作者 林伟 朱豪洋 《机械设计》 CSCD 北大核心 2024年第4期131-139,共9页
为提高元启发式算法求解桥式起重机主梁优化问题的寻优精度与效率,文中提出一种改进的鼠群优化算法(IRSO)。该算法采用Hénon混沌随机反向学习初始化种群,提高算法的初始寻优性能;在追逐行为中,引入随机反向学习和高斯变异混合策略... 为提高元启发式算法求解桥式起重机主梁优化问题的寻优精度与效率,文中提出一种改进的鼠群优化算法(IRSO)。该算法采用Hénon混沌随机反向学习初始化种群,提高算法的初始寻优性能;在追逐行为中,引入随机反向学习和高斯变异混合策略对鼠群进行逐维学习,增强算法的全局搜索能力;在搏斗行为中,采用翻筋斗搏斗搜索策略更新鼠群位置,增强算法的局部搜索能力;在算法中引入自适应余弦控制因子,实现算法控制参数之间的动态平衡,提高算法的整体寻优能力。仿真结果表明:与其他算法相比,IRSO算法寻优能力更优、收敛精度更高、稳定性和鲁棒性更强;同时,IRSO算法可高效地解决桥式起重机主梁轻量化设计问题,减重效果可达20.72%,具有较好的工程实际应用能力。 展开更多
关键词 鼠群优化算法 Hénon混沌 随机反向学习 翻筋斗搏斗策略 自适应余弦控制因子 主梁轻量化设计
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计入不确定性变量的汽车结构轻量化设计研究 被引量：1
17
作者 张扬 张存良 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第5期52-61,共10页
针对汽车结构轻量化设计,提出了计入不确定制造精度的汽车结构可靠性设计方法.将主要设计变量视为区间变量,其他设计参数视为概率参数,并在此基础上采用区间模型的变换方法和概率模型的解耦策略,建立了汽车结构制造精度不确定的可靠性... 针对汽车结构轻量化设计,提出了计入不确定制造精度的汽车结构可靠性设计方法.将主要设计变量视为区间变量,其他设计参数视为概率参数,并在此基础上采用区间模型的变换方法和概率模型的解耦策略,建立了汽车结构制造精度不确定的可靠性设计方法.通过实例分析得到了不同可靠性要求的最优解和最大允许偏差范围,验证了该方法的有效性.优化设计结果表明,在可接受的制造条件下能得到最优变量和相应的最大允许偏差范围.通过适当增大设计变量的偏差范围,可以降低对制造精度的要求,从而降低制造成本. 展开更多
关键词 车辆结构 轻量化设计 不确定性 可靠性设计
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圆管带式输送机桁架结构轻量化设计 被引量：1
18
作者 周利东 展翼飞 +4 位作者 袁媛 闫永杰 刘源 张鼎益 陈振鲁 《煤炭工程》 北大核心 2024年第4期22-27,共6页
为了解决圆管带式输送机桁架结构设计常参照经验而使用钢量浪费的问题,提出基于实验设计(DoE)的优化设计方法。分析圆管带式输送机桁架承受的荷载组合情况,在Ansys workbench中按照桁架的最不利荷载组合施加荷载,找出危险杆件;对杆件截... 为了解决圆管带式输送机桁架结构设计常参照经验而使用钢量浪费的问题,提出基于实验设计(DoE)的优化设计方法。分析圆管带式输送机桁架承受的荷载组合情况,在Ansys workbench中按照桁架的最不利荷载组合施加荷载,找出危险杆件;对杆件截面设计尺寸进行参数相关性分析,选取敏感度较高的控制参数,通过拉丁超立方抽样和非参数回归方法建立响应面模型,采用多目标遗传算法(MOGA)进行多目标优化。结果表明:优化后的桁架结构整体质量减轻32.8%,实现了结构轻量化;同时,杆件应力比均有所增加但满足强度和刚度要求,杆件截面利用更加充分。 展开更多
关键词 圆管带式输送机 桁架 轻量化设计 多目标优化
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打包采棉机打包机构关键部件轻量化设计
19
作者 李慧 雷青松 +4 位作者 冯显英 李旭升 王玉刚 李占涛 李怀坤 《农业工程》 2024年第10期89-95,共7页
为进一步改善打包采棉机打包机构的工作性能,以联合生产的4MZD-6型打包采棉机打包机构的关键部件摇臂组件为研究对象,结合尺寸优化和拓扑优化对摇臂组件进行轻量化设计,对优化前后的静动态特性进行对比分析。结果表明,摇臂组件质量减少9... 为进一步改善打包采棉机打包机构的工作性能,以联合生产的4MZD-6型打包采棉机打包机构的关键部件摇臂组件为研究对象,结合尺寸优化和拓扑优化对摇臂组件进行轻量化设计,对优化前后的静动态特性进行对比分析。结果表明,摇臂组件质量减少9.46%,总质量减少23.6kg;优化后摇臂组件最大变形量基本不变,最大等效应力降低13.34MPa,固有频率有所增加,摇臂组件静动态特性得到进一步改善。实际工程应用证明了轻量化设计结果的有效性与可行性,可为打包采棉机其他结构或其他农业机械的轻量化设计提供方法指导。 展开更多
关键词 打包采棉机 摇臂组件 尺寸优化 拓扑优化 轻量化设计
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联合收获机清选筛箱轻量化设计与试验
20
作者 马征 李毕辉 +2 位作者 宋志强 刘延彬 潘宇 《农业机械学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期201-211,共11页
清选筛箱通过往复运动对脱粒后的混合物进行筛分,是组成联合收获机的核心部件之一。针对谷物联合收获机清选筛箱存在整体质量偏重、强度富余的问题进行轻量化设计。基于清选筛箱动力学分析,分析在工作状态下清选筛箱固有频率和结构强度... 清选筛箱通过往复运动对脱粒后的混合物进行筛分,是组成联合收获机的核心部件之一。针对谷物联合收获机清选筛箱存在整体质量偏重、强度富余的问题进行轻量化设计。基于清选筛箱动力学分析,分析在工作状态下清选筛箱固有频率和结构强度,确定了最大等效应力位置及主要应力分布区域。基于等效静态法将动态响应转化为静态响应,以柔顺度最小为优化目标,以结构强度和质量响应约束条件对清选筛箱侧壁进行拓扑优化。采用尼龙作为轻质材料对抖动板结构进行设计,以拓扑优化结果为基础,提取主要结构特征进行模型重构和动力学分析。结果显示,优化后清选筛箱前6阶固有频率变化最大为1.68 Hz,最大等效应力由56.59 MPa下降至52.46 MPa,降幅为7.29%,质量由75 kg降至66.85 kg,降低10.86%。在此基础上,利用优化后的清选筛箱搭建了试验台架,开展实际工况下的应变试验和耐久性试验,试验结果验证了优化后的清选筛箱满足实际工作强度、刚度要求,有效提高了清选筛箱的工作性能。 展开更多
关键词 清选筛箱 动力学分析 拓扑优化 轻量化设计
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