Optistruct软件在发动机支架多工况拓扑优化中的应用

"发动机附件支架多工况拓扑优化研究 (2008年) - 许力谷叶水" 本文是一篇自然科学领域的论文，主要探讨了如何利用Optistruct软件进行发动机附件支架的多工况拓扑优化分析。在实际工程中，发动机附件支架的设计需要在满足刚度和强度要求的同时，尽可能减轻重量，以提高车辆性能和燃油效率。作者通过该研究，提供了一种有效的方法来解决这一问题。 文章首先介绍了采用Optistruct软件进行优化的方法。Optistruct是Hyperview软件家族的一部分，专门用于结构优化，包括拓扑优化、形状优化和尺寸优化等。在本研究中，Optistruct被用来创建基于附件布置剩余空间的初始结构，并对其进行静态分析和模态分析。静态分析用于评估结构在静载荷下的变形和应力分布，而模态分析则关注结构的动态特性，如固有频率和振型，这些对于防止共振和确保稳定运行至关重要。 接下来，作者根据静态和模态分析的结果以及设计规范，进行了以位移和模态频率为约束条件的拓扑优化。位移约束确保了在工作载荷下支架的变形不超过允许值，而模态频率约束则防止了与系统其他部件的共振。这种多目标优化过程旨在找到在给定约束条件下，既满足刚度要求又具有最小质量的支架设计方案。 在完成拓扑优化后，作者考虑了实际制造工艺的要求，例如加工复杂性、材料可用性和成本等因素，对最优拓扑进行了调整，最终确定了支架的设计方案。为了验证设计的合理性，进行了后处理验算，包括结构的强度、稳定性以及动态响应的验证。 实践证明，这种方法能够在有限的空间内实现支架的轻量化设计，同时保证其刚度和强度，这对于提升发动机的整体性能和车辆的燃油经济性具有重要意义。该研究不仅为发动机附件支架设计提供了新的思路，也为其他类似结构的优化设计提供了参考。 关键词：拓扑优化；有限元分析；发动机；附件支架 该研究展示了如何综合运用工程力学、优化算法和有限元分析技术，解决实际工程中的结构优化问题，特别是对于汽车行业的工程师来说，这一方法具有很高的实用价值。