多栖车可变直径轮的可靠性优化设计与分析

admin · 发表于 2024-1-26 08:10:31

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雅宝题库解析：
结构优化设计是为了使设计出的结构具有重量轻、体积小、成本低、可靠性好等优点。由于可变直径轮工作环境比较恶劣，按照传统的设计方法进行设计，不仅设计周期长，而且设计效果也不理想。随着计算机技术、有限元方法的飞速发展，结构优化设计无论是在理论还是方法上都取得了长足的进步，有效地解决了一些复杂的工程题目。可靠性优化设计考虑了结构的强度和应力分布的离散性，并把要求的可靠度作为约束条件之一，在满足可靠度要求的前提下实现结构最优。拓扑优化设计作为结构优化设计的一种，它在结构的概念设计阶段能够为决策者提供更多灵活的选择方案，从而缩短研发周期，降低成本，因此越来越受到人们的重视。首先阐述了有限元法和结构拓扑优化设计的发展历程，列举了拓扑优化技术在汽车设计中的具体应用；介绍了HyperWorks软件的主要特点和基本功能，为拓扑优化设计打下基础。其次，综合利用优化设计和可靠性设计方法，以体积、中心距最小，重合度最大为优化目标，在满足一定的可靠度条件下，建立行星轮系的可靠性优化设计数学模型。使用多目标优化的线性加权法和Matlab优化工具箱进行优化计算。再次，根据有限元网格划分的原则和质量要求，对轮毂的基结构进行网格划分，同时为轮毂选取了合适的金属材料，并且分析了轮毂的受力和约束，对其施加了边界条件。之后对拓扑学发展进行了介绍，从中引出了拓扑学的定义，在此基础上介绍了几种拓扑优化方法的原理，同时阐述了拓扑优化的常用算法。然后，对已经建立的轮毂有限元模型定义了优化响应、优化目标函数和优化约束，通过Optistruct计算得到了一个比较理想的轮毂结构，并对新设计的轮毂进行了静态分析，轮毂的最大应力和应变满足强度和刚度要求，并且具有较高的安全系数。最后对全文工作进行了总结，并且对下一步工作进行了展望。

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