油底殼加強(qiáng)筋和滾筋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著資源緊缺問(wèn)題的日益突出，結(jié)構(gòu)輕量化越來(lái)越受到設(shè)計(jì)開發(fā)者的重視，其中性能和材料使用之間的權(quán)衡是結(jié)構(gòu)優(yōu)化永恒的話題。發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼的振動(dòng)是發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲的主要來(lái)源，通過(guò)控制油底殼結(jié)構(gòu)表面的振動(dòng)響應(yīng)可以起到有效的降噪作用。而且對(duì)油底殼的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，合理分布結(jié)構(gòu)特征對(duì)提高結(jié)構(gòu)性能和降低質(zhì)量有著十分重要的意義。
　　本文以一款油底殼實(shí)物為研究對(duì)象，通過(guò)分析其動(dòng)態(tài)特性和振動(dòng)響應(yīng)特性，對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在研究過(guò)程中探索了形狀優(yōu)化、

2、尺寸優(yōu)化在油底殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的可行性，并提出了一套行之有效的優(yōu)化策略。主要完成以下幾方面的工作:
　　1)建立油底殼實(shí)體模型和有限元模型。利用三維建模型軟件Solidworks完成油底殼幾何模型的創(chuàng)建，并在有限元前處理軟件Hypermesh的Nastran模塊中完成有限元建模。
　　2)對(duì)初始油底殼方案進(jìn)行模態(tài)和頻率響應(yīng)分析。通過(guò)初步摸底了解初始方案在動(dòng)態(tài)特性和振動(dòng)響應(yīng)方面的基本信息，清楚油底殼薄弱結(jié)構(gòu)和發(fā)掘優(yōu)化的可能性。

3、r>　　3)對(duì)油底殼底面進(jìn)行參數(shù)化條紋優(yōu)化。利用TOSCA軟件中的條紋優(yōu)化算法和Isight參數(shù)化優(yōu)化平臺(tái)實(shí)現(xiàn)條紋優(yōu)化中設(shè)計(jì)約束的自動(dòng)調(diào)整，獲得合理的條紋高度組合。
　　4)驗(yàn)證底面條紋優(yōu)化結(jié)果。由于條紋優(yōu)化結(jié)果存在復(fù)雜曲面不易于加工，對(duì)其進(jìn)行二次設(shè)計(jì)后的方案相對(duì)初始的模態(tài)和振動(dòng)響應(yīng)特性都有很大程度的改善，1階模態(tài)頻率較初始方案提高了51.8％。并確定了后期側(cè)壁結(jié)構(gòu)優(yōu)化所需考察的振動(dòng)響應(yīng)觀察點(diǎn)位置。
　　5)在條紋優(yōu)化方案的

4、基礎(chǔ)上，對(duì)側(cè)壁進(jìn)行加強(qiáng)筋和滾筋兩個(gè)設(shè)計(jì)方案的試驗(yàn)設(shè)計(jì)。利用網(wǎng)格變形技術(shù)實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)筋位置的改變和滾筋的形成，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的由改變幾何參數(shù)到重劃網(wǎng)格的復(fù)雜過(guò)程，有效的提高了優(yōu)化效率。
　　6)根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析結(jié)果篩選出用于側(cè)壁結(jié)構(gòu)優(yōu)化的加強(qiáng)筋和滾筋的結(jié)構(gòu)變量，選擇合適的取值范圍和優(yōu)化算法。最終分別得到性能和材料合理分布的優(yōu)化方案。比較兩方案的優(yōu)化結(jié)果得出對(duì)側(cè)壁結(jié)構(gòu)更適合采用加強(qiáng)筋方案進(jìn)行優(yōu)化。
　　通過(guò)研究，本文為油底殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)