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基于Optistruct的拉臂稳定装置结构优化————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：基于Optistruct的拉臂稳定装置结构优化-汽车基于Optistruct的拉臂稳定装置结构优化朱冰李伟任淑燕王凯长治清华机械厂山西长治046000摘要：面对日益严峻的市场形势，对专用车的各项性能提出了巨大挑战，以节能为目标的轻量化设计成为各厂家所追求的目标。
针对拉臂稳定装置，以产品轻量化为目标，以Optistruct软件为平台，通过拓扑优化方法，在提高结构刚度的基础上，大幅度降低了结构重量，得到了一种新型稳定装置，为今后的结构设计提供了一种新思路。
关键词：拉臂稳定装置拓扑优化Optistruct中图分类号：U469.79.03文献标识码：A文章编号：1004-0226(2016)06-0082-041前言稳定装置是拉臂机构的重要组成部分之一，一般安装于底盘尾部，当拉臂钩取车厢时，稳定装置与地面接触，起到支撑作用。
目前我厂使用的稳定装置结构如图1所示。
该稳定装置主要由上支架、下支架、滚轮及稳定油缸组成。
当其工作时，油缸伸出，滚轮与地面接触，将载荷传递至地面；当处于非工作状态时，油缸收回到位，稳定装置附于底盘上并随车运输。
由上可知，当稳定装置不工作时，它将作为整车的负载，如果在保证结构刚度不损失的情况下，减轻稳定装置的自重，则能够提升整车性能、节约原材料以及降低成本。
因此，对稳定装置进行结构优化具有重要意义。
拓扑优化是一种数学方法，目的是在给定的空间结构中生成最优的形状及材料分布。
其优点是在不知道结构具体形状的前提下，根据己知边界和载荷条件确定较合理的结构形式，为设计人员提供最优设计方案。
在拓扑优化中，每个单元的密度值将作为设计变量，在0—1之间连续变化，材料的刚度被假想成与密度成线性关系，通过这种方法，结构的不连续问题被转化为连续的密度分布问题。
基于OptiStruct的舰用复合材料结构优化设计孙九霄谢振兴周俊中国舰船研究设计中心湖北武汉430064摘要：本文介绍了复合材料在国内外船舶设计建造中的应用及复合材料在船舶设计中存在的问题。
采用HyperWorks软件对夹芯复合材料进行结构分析，并对复合材料尺寸和铺层进行优化设计，优化后复合材料的性能得到提升。
关键字：船舶设计复合材料 HyperWorks 结构优化1前言纤维增强树脂基复合材料是一种理想的结构/功能材料，具有传统材料无法比拟的优良综合性能。
近年来复合材料凭借其优异的比强度、比刚度、抗疲劳性能和耐久性在舰船中得到了广泛的应用，已形成独特的纤维增强树脂舰船材料、设计与制造技术。
材料成型一体化是复合材料的区别于传统材料的一大特点，而这也使得复合材料设计及优化变的尤为重要。
复合材料的结构设计及优化是一项基础性和应用性很强的工作，其最终目的是将结构设计的更合理、成本更低、工艺性更好且更安全可靠。
2 复合材料在海军舰船中的应用情况目前复合材料在海军上的应用非常广泛，但是很久以来这些应用仅局限于一些小型船只和一些次要的舰艇结构。
二战以后，复合材料首次在美国海军的一些小型客运舰艇上得到应用。
在实际应用时，发现这些舰艇有很多优点，如强度大、刚度大、持久耐用而且易于维修，因此，在上世纪40年代到60年代，复合材料在美国海军中的应用迅速增加。
在越南战争期间，应用复合材料的客运舰艇、内河巡逻艇、登陆舰和侦察艇等各种舰船数量达3000艘。
美国海军还将复合材料应用在小型舰艇上的舱面船室、通讯舰艇的桅杆、驱逐舰的管道系统、潜艇的流线型指挥台外壳和铸件。
表1列举了二战和越南战争期间复合材料在海军方面的应用。
表1二战和越南战争期间复合材料在海军方面的应用扫雷艇（15.5米长）登陆侦察艇（15.8米）登陆舰（15.2米）内河巡逻艇客运舰艇（7.9米）领航艇木船罩潜艇流线装置潜艇声纳罩潜艇无压浇注船体潜艇尾翼小型舰艇船室桅杆和桅杆覆盖物天线屏蔽罩方向舵天线绝缘管道罐（燃料、润滑油、水）管道系统鱼雷发射管船员掩蔽所舱口盖绳索防护装置自上世纪50年代，复合材料开始在其他国家海军的舰艇和潜艇上得到应用。
结构优化设计OPTISTRUCT分析手册目录第一章基础知识 (2)1.1结构优化的数学理论 (2)1.1.1数学模型 (2)1.1.2灵敏度分析理论 (2)1.1.3近似模型 (3)1.1.4寻优方法 (3)1.2OptiStruct参数和卡片 (4)1.2.1模型响应 (4)1.2.2子工况响应 (5)1.2.3OptiStruct优化类型和卡片参数 (7)第二章拓扑优化技术 (13)2.1拓扑优化技术简介 (13)2.1.1单元密度 (13)2.1.2制造工艺约束 (13)2.2拓扑优化实例 (17)2.2.1C型夹结构的概念设计 (17)2.2.2汽车控制臂的概念设计 (20)2.2.3利用DMIG进行模型缩减的悬臂梁的拓扑优化 (23)第三章形貌优化技术 (29)3.1形貌优化技术简介 (29)3.2形貌优化实例 (29)3.2.1受扭平板的形貌优化 (29)3.2.2磁头悬臂的拓扑和形貌优化 (31)第四章尺寸优化技术 (35)4.1尺寸优化技术简介 (35)4.2尺寸优化实例 (35)4.2.1支架的尺寸优化 (35)4.2.2碎纸机的尺寸优化 (39)4.2.3飞机翼肋的自由尺寸优化 (42)第五章形状优化技术 (47)5.1形状优化技术简介 (47)5.2形状优化技术实例 (47)5.2.1带制造工艺约束的自由形状优化 (47)第一章基础知识1.1结构优化的数学理论1.1.1数学模型结构优化设计（optimum structural design）是指在给定的约束条件下，按照某种目标（如重量最轻、刚度最大、成本最低等）求出最好的设计方案。
结构优化设计具有三要素，其分别为设计变量、目标函数和约束条件。
设计变量是指在优化的过程中可以发生改变的一组参数；目标函数是要求最优的设计性能，是关于设计变量的函数；约束条件是对设计变量的变化范围进行控制的限制条件，是对设计变量和其他性能的基本要求。
OptiStruct拓扑优化技术在飞机结构设计中的应用Application of Topology Optimization Technology OptiStruct in Designing of the Aircraft Structure郭琦(中航飞机西安飞机分公司，陕西西安，710089)【摘要】随着优化技术在飞机结构设计中的深入应用，传统的结构设计方法已发生了改变。
本文介绍了优化技术的设计理论和方法，运用有限元分析和优化工具OptiStruct对飞机某结构接头进行拓扑优化分析，并验证其强度和刚度都满足设计要求。
说明拓扑优化能在产品概念设计阶段寻求最佳的设计方案，对缩短产品设计研发周期和提高产品质量有着重要的意义。
关键词：有限元分析拓扑优化 OptiStruct 结构分析Abstract:w ith the further application of optimization technique in designing of the aircraft structure, the structure design method of traditional already change. This paper introduces the design theory and method of optimization Technology, use of the finite element analysis and optimization tool OptiStruct to topology optimization of a certain connector structure, and verify its strength and stiffness meet the design requirements. Explain the topology optimization is helpful to seek the best design scheme in the conceptual phase of products, and have important significance for reduce the product design cycle and improve the quality of products.Key words: Finite element analysis, Topology optimization, OptiStruct, Structure optimization1引言结构优化技术是当前CAE技术发展的一个热点，其已被广泛应用到各工业领域[1]。
基于OptiStruct的纯电动车上部车身拓扑优化研究Topology optimization in the research of PEV’s upperbody梁晨高超（燕山大学秦皇岛066000）摘要：目前，纯电动汽车为了削减成本往往在传统动力车型上进行动力改造，但是对于传统车身拓扑结构是否符合纯电动汽车的载荷特点鲜有研究。
本文运用Altair公司的OptiStruct优化软件在没有任何设计特点的自由盒装设计域内针对纯电动汽车的弯扭工况进行了拓扑优化，并将拓扑优化的结果与已有车型进行对比，最终得出纯电动汽车独特的上部拓扑特点，对传统车身改造纯电动汽车车身提出了新的要求。
关键词：OptiStruct 纯电动汽车车身拓扑优化弯扭工况Abstract：Currently, in order to cut costs, most PEVs (pure electric vehicle) are transformed from traditional vehicles. But there is rarely research on if the body fits the new characteristics. In this paper, topology optimization is performed on PEV’s bending and torsion conditions with a boxlike design domain which has no specific features use the optimization software Altair OptiStruct. Comparing the result and the real vehicles, some features of upper PEV’s body and some requirements for transformation of traditional vehicles were found.Key words：OptiStruct, PEV, car body, topology optimization, bending and torsion conditions1 概述在全球能源危机的不断加深和石油资源的日趋枯竭的今天，各国政府及汽车企业普遍认识到节能减排是未来汽车技术发展的重要方向[1]。
基于OptiStruct的汽车中央通道加强板优化设计徐锋;张永亮【摘要】将碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)应用于汽车中央通道加强板,以原金属模型刚度分析的位移结果作为约束条件,使用OptiStruct 求解器对复合材料中央通道层合板的铺层厚度进行优化.首先采用自由尺寸优化方法对中通道加强板进行优化设计,获得中通道加强板设计空间的初始样本,从而确定不等厚的铺层设计方案.结构优化中以复合材料的层合板质量为优化目标,以金属结构在轴向压缩、轴向拉伸、侧向弯曲、垂向弯曲、扭转工况等条件下产生的位移量为约束,得到复合材料层合板的铺层优化结果,再通过比对金属材料结构与优化后复合材料层合板结构的刚度和强度,验证优化分析结果满足设计要求.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2018(056)001【总页数】5页(P28-31,36)【关键词】碳纤维复合材料;OptiStruct;自由尺寸优化;铺层优化【作者】徐锋;张永亮【作者单位】200093 上海市上海理工大学机械工程学院;200093 上海市上海理工大学机械工程学院【正文语种】中文【中图分类】U463.840 引言复合材料自产生以来, 就以其比强度高、比刚度大、成型工艺性好及可设计性等性能而受到航空与航天界的重视[1]。
在航空航天结构中，结构质量是重要的性能指标之一，减重对提高飞行器的机动性、续航性、节约燃油等都有很大的好处。
近几十年来, 复合材料在航空结构的使用量逐步调高, 从一般构件、次承力构件到主承力构件都可以使用复合材料替代金属材料[2]。
复合材料在飞机上的应用已经非常成熟，国外自1980年的F-18军机开始，最新研究的歼击机全部采用复合材料机翼，而且在机身上也大量采用先进复合材料，占结构质量的25%～50%。
如第4代机中的F22复合材料占结构质量的25%，美国杀手锏武器B2战略轰炸机占50%，“梦想飞机”B787用复合材料达50%等[3]。
基于Optistruct的整车试验台架结构优化设计Optistruct是一款强大的有限元分析软件，它能够对复杂结构进行多学科的仿真分析和优化设计。
在整车试验台架的设计中，Optistruct能够发挥重要作用，实现结构的优化设计和性能的提升。
整车试验台架是用于进行整车性能测试和评估的设备，它通常由底盘、驱动系统、控制系统、测量系统和数据采集系统等组成。
在设计整车试验台架时，需要考虑到各种因素，如载荷、振动、冲击、热量等。
为了提高整车试验台架的性能，需要进行结构优化设计，以增加强度、减少重量、降低成本等。
Optistruct作为一款专业的有限元分析软件，能够对整车试验台架的结构进行分析和优化。
在进行结构分析前，需要建立整车试验台架的有限元模型，包括设计、CAD和网格划分等操作。
具体分析步骤包括：载荷分析、应力分析、变形分析、自然频率分析、疲劳分析等。
Optistruct还能够进行材料优化和拓扑优化等设计，以提高整车试验台架的性能。
通过在有限元模型中加入材料属性信息，软件可以实现材料的选择和优化，这有助于提高整车试验台架的强度和刚度。
拓扑优化则可以帮助设计师找到最佳的结构形态，以实现结构的轻量化和材料的节约。
经过优化设计后，整车试验台架的结构可以更加合理和优化，以提高性能和降低成本。
Optistruct作为全球领先的有限元分析软件之一，已经广泛应用于机械、航空、汽车等领域的结构优化设计。
在整车试验台架的设计中，Optistruct的应用可以实现结构的优化，提高性能和经济效益，是整车试验台架设计中的重要工具。
在整车试验台架的设计中，Optistruct不仅可以对整车试验台架的主体结构进行分析和优化，还可以对各个子系统进行优化设计。
例如，可以对底盘、驱动系统、控制系统、测量系统和数据采集系统等进行拓扑优化，从而实现结构的轻量化和优化。
此外，Optistruct还支持多学科优化，可以将不同学科的设计目标和约束条件结合起来，实现全面的设计优化。
OptiStruct在汽车零部件优化设计中的应用孙国兵东风汽车有限公司东风商用车技术中心OptiStruct在汽车零部件优化设计中的应用OptiStruct Application in Optimization Design ofAuto Parts孙国兵(东风汽车有限公司东风商用车技术中心)摘要: 本文主要阐述如何利用HyperWorks软件的OptiStruct模块对汽车零部件进行结构优化设计。
以某油箱前支架优化为案例，介绍了拓扑优化和尺寸优化相结合进行零部件优化的方法，并提出了“强度计算-优化-改进-再优化-强度校核”优化思路。
经过结构优化后，油箱支架的重量降低了71.5%，而静强度提高了，大大提高了产品的性能，降低了产品成本。
优化后的结构在道路试验中未发生损坏，完全满足设计要求。
关键词:拓扑优化尺寸优化优化思路有限元分析Abstract:Hyperworks in Altair, a soft of structure optimization, is used to optimize the structure of auto parts. This paper illustrate the application of OptiStruct in Optimization Design of Auto Parts. Through taking a vehicle gasoline tank bracket as an example, it emphasizes the instruction methods and functions of topological optimization design and dimension optimization in structure design of auto parts. The “stress validation-OptiStruct-refine-OptiStruct-stress validation”solution is proposed. Trough OptiStruct optimization ,the weight of the gasoline tank bracket is reduced about 71.5%，and Intensity is increased, the performance of product is improved, the cost is reduced, and our optimal structure is not destroyed in the Road Test.Key words: topology optimization，size optimization，optimum method，FEA1 概述随着汽车零部件市场竞争的日趋激烈，以往在零部件设计中，为了提高强度将零部件设计的大而重的方法越来越不可行，他不但严重浪费了材料，并且由于设计的不合理，常常导致零部件发生结构性损坏。
