优化分析

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发布 2019年5月24日 · 阅读 1,570 · 分类 咨询服务 ·   3 张图片

公司业务 – 优化分析

 

随着业内CAE仿真分析水平的提升,在仿真分析方法和模式已经比较成熟的基础上,为了更有效的应用仿真分析结果,达到仿真分析结果指导产品设计的目的,优化设计方法和流程逐渐被引入到CAE工作环节中。

在优化分析方面,我们的业务包括参数优化和拓扑优化两方面。通过应用实验设计方法、优化算法、近似拟合等算法,结合仿真流程自动化,完成对设计变量和优化目标变量之间关系的探索并寻求到最优解。通过应用拓扑优化算法、形状优化算法,分别实现构造轻量化概念设计构型和平滑局部结构消除安全隐患的效果。

 

成功案例

 

  • 航天器舱门优化分析

项目主要内容为某型号航天器中的舱门和门框的进行有限元分析和优化,希望通过计算机仿真改善初始设计的应力水平,同时减小重量。本项目主要用到有限元分析、参数优化(实验设计(DOE)、敏感性分析、全局优化)和非参数优化(拓扑优化和形状优化)方法。

模型处理经过几何清理、抽中面、面网格生成、六面体结构化网格生成、约束定义、接触定义、边界条件和载荷定义顶,根据工况选择了适当的单元类型进行计算。

在计算出定义工况下的应力和变形结果后,对舱门结构的应力状态进行了分析,进一步确定优化方向。

首先尝试了非参优化类型中的拓扑优化,给出了拓扑优化概念构型,为设计迭代提供了参考依据。根据拓扑优化结果,进行加强筋结构设计,消减原舱门盖厚度,并添加加强筋方案。

接下来对不同的加强筋方案进行了参数优化,优化设计变量包括舱门顶部深度、多组环形筋高度、加强筋厚度等。首先通过DOE试验设计对设计空间中设计变量和目标函数之间的关系进行了探索,确定两者之间的影响系数。再选定优化算法,对问题进行优化迭代,最终给出优化结果。

最后,对优化结果模型,通过形状优化的方法,降低了应力集中。

通过上述方法,分别对舱门和门框进行了优化,最终达到设计目的。

 

  • 异步牵引电机机座结构强度分析及焊缝疲劳预测

对异步牵引电机机座的结构强度、动力学性能与疲劳寿命的评估,分别实现异步牵引电机机座在转矩、自重以及垂向、轴向和运行方向等不同工况载荷下的静强度分析,然后提取异步牵引电机机座在约束模态下的频率/模态提取,并考察机座的稳态动力学响应与瞬态动力学分析,在此基础上评估机座结构与机座焊缝位置的疲劳寿命,并提出机座悬挂部位的结构优化方案、分析比较两个压圈焊缝位置的槽对焊缝的影响。

结合异步牵引电机机座的生产装配过程与实际工程应用,本项目对机座的有限元计算分析提出以下分析目标:

  • 电机机座各种工况下的结构静强度计算;
  • 电机机座动力学特性分析,得到机座的固有频率及模态;
  • 电机机座焊缝强度计算及焊缝疲劳寿命预测;
  • 电机机座结构优化;

001_异步牵引电机模态提取002_异步牵引电机焊缝应力曲线003_拓扑优化结果