基于變密度法的幾形鈑件加強筋拓撲優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、板殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計是實現(xiàn)板殼輕量化的重要途徑之一。采用變密度法，對“幾”形鈑金件的鎖扣支撐板進行了加強筋布置設(shè)計。通過模擬確定，鎖扣支撐板按拓撲優(yōu)化法設(shè)置加強筋后，其成形性能和結(jié)構(gòu)剛度獲得較大改善。
　　為實現(xiàn)對幾形鈑金件加強筋設(shè)置的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，采用變密度法的SIMP密度-剛度插值模型和優(yōu)化準則，并結(jié)合有限元法完成優(yōu)化。
　　將基于變密度法的拓撲優(yōu)化方法與有限元軟件ANSYS相結(jié)合，以體積約束條件下尋求剛度最大化的四邊簡支板殼為

2、例，基于ANSYS二次開發(fā)語言APDL編寫的拓撲優(yōu)化程序，得到了清晰的拓撲優(yōu)化結(jié)果，表明了此編程語言的正確性，為其它板殼的拓撲優(yōu)化提供了編程參考。
　　采用轎車座椅鎖扣支撐板為模擬對象，分析了鎖扣支撐板材料力學(xué)性能和受力加載情況，由實驗獲得GQ280鋼的彈性模量、屈服強度和抗拉強度等機械性能參數(shù)和鎖扣支撐板受力約束載荷；建立有限元模型，對其進行拓撲優(yōu)化計算，獲得清晰拓撲優(yōu)化結(jié)果圖。
　　按照鎖扣支撐板拓撲優(yōu)化圖實體部分的等效

3、應(yīng)力分布圖，按壓筋理論進行加強筋設(shè)計。加筋后的鎖扣支撐板最大等效應(yīng)力較不加筋時減少12.80％，最大應(yīng)變能降低54.14％，最大變形位移量降低32.55％，剛度提高了29.3％，最低固有頻率從66.92Hz提高到74.25Hz。在拓撲優(yōu)化圖中非實體部分，在不影響鎖扣支撐板結(jié)構(gòu)剛度和連續(xù)性前提下增設(shè)孔洞去除材料，減少4％質(zhì)量，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計。
　　按拓撲優(yōu)化設(shè)計加強筋，對提高板殼零件剛度和穩(wěn)定性具有重要意義。基于變密度法的鎖扣支