拓?fù)鋬?yōu)化

1、一種新的優(yōu)化方法一種新的優(yōu)化方法——拓?fù)鋬?yōu)化。是一種以多種使用條件為目標(biāo)優(yōu)化參數(shù)的優(yōu)化方拓?fù)鋬?yōu)化。是一種以多種使用條件為目標(biāo)優(yōu)化參數(shù)的優(yōu)化方式，可以提高零件的真正使用效益，更加準(zhǔn)確的反映了設(shè)計的優(yōu)化過程。式，可以提高零件的真正使用效益，更加準(zhǔn)確的反映了設(shè)計的優(yōu)化過程。優(yōu)化設(shè)計可以在很大程度上改善和提高鑄造件、鍛造件和沖壓件的性能，并減輕產(chǎn)品重量。然而，優(yōu)化設(shè)計特別是拓?fù)鋬?yōu)化很少應(yīng)用在實際工程中。一方面是因為工程問題的復(fù)雜性和高度非線性，

2、拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)目前還無法實現(xiàn)這些系統(tǒng)優(yōu)化問題，但更重要的是一門新的技術(shù)和方法很難取代人們已經(jīng)習(xí)慣多年的思維模式和工作方式。工程設(shè)計人員需要有更系統(tǒng)、更科學(xué)的設(shè)計思想和方法，以達(dá)到提高產(chǎn)品開發(fā)效率、節(jié)約原材料、降低成本及提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計則是實現(xiàn)這些目的較佳手段[1]。由于設(shè)計變量類型的不同，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可以分為由易到難的四個不同層次：尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、形貌優(yōu)化和拓?fù)洳季謨?yōu)化。由于拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計的難度較大，被公認(rèn)為是當(dāng)前結(jié)構(gòu)優(yōu)

3、化領(lǐng)域內(nèi)最具有挑戰(zhàn)性的課題之一。但是在工程應(yīng)用中，拓?fù)鋬?yōu)化可以提供概念性設(shè)計方案，取得的經(jīng)濟(jì)效益比尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化更大，因此，拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)對工程設(shè)計人員更具吸引力，已經(jīng)成為當(dāng)今結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究的一個熱點。發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，主軸承座承受多種載荷，這些載荷包括：螺栓預(yù)緊載荷、軸瓦過盈載荷及曲軸動載荷等。目前，主軸承座的主要評價指標(biāo)是結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度是否滿足設(shè)計需求。在明確主軸承座承載情況和設(shè)計要求的前提下，作者對某大馬力發(fā)動機(jī)原有主軸承座進(jìn)

4、行了最大爆發(fā)壓力工況下的有限元分析。分析模型及主軸承座軸瓦徑向變形量見圖1（a）、圖1（b）和圖1（c）。通過主軸承座的強(qiáng)度分析和動態(tài)疲勞安全系數(shù)分析可以得知：主軸承座的動態(tài)疲勞安全系數(shù)為1.843，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于安全系數(shù)閥值1，所以主軸承座的強(qiáng)度足以滿足設(shè)計需求。而從圖1（b）可以得知軸瓦在變形后水平方向徑向減小0.0739mm，已經(jīng)接近曲軸、軸瓦徑向間隙最小值0.079mm，這容易導(dǎo)致曲軸與軸瓦間缺少油膜潤滑，形成干摩擦，最終導(dǎo)致曲軸磨損

5、加劇，發(fā)動機(jī)動載荷增加，甚至機(jī)毀人亡的悲劇；另外從圖1（c）可以得知軸瓦在變形后上下方向徑向增加0.0971mm，小于軸瓦徑向變形許可值0.147mm。所以，根據(jù)有限元分析結(jié)果可以判斷：主軸承座在水平方向的剛度不足夠，應(yīng)該改進(jìn)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，提高其剛度性能。圖3發(fā)動機(jī)原有后懸置支架疲勞安全系數(shù)云圖圖4發(fā)動機(jī)后懸置支架拓?fù)鋬?yōu)化模型和優(yōu)化后的幾何模型圖圖5優(yōu)化后的發(fā)動機(jī)后懸置支架疲勞安全系數(shù)云圖2.3發(fā)動機(jī)排氣制動閥支架的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計（頻率座約束

6、）排氣制動閥支架主要起支撐發(fā)動機(jī)渦輪增壓器的作用。某發(fā)動機(jī)排氣制動閥支架在使用過程中出現(xiàn)斷裂，為了找出斷裂原因，對該支架進(jìn)行了強(qiáng)度校核和排氣系統(tǒng)模態(tài)分析，強(qiáng)度分析模型和系統(tǒng)模態(tài)分析模型分別見圖6(a)和圖6(b)。經(jīng)過支架的靜態(tài)強(qiáng)度校核和動態(tài)疲勞安全系數(shù)分析，其危險點疲勞安全系數(shù)云圖如7所示，支架的最小安全系數(shù)為1.267，已經(jīng)大于人們默認(rèn)的結(jié)構(gòu)安全最小閥值1，所以支架在靜態(tài)和動態(tài)載荷作用下已經(jīng)滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度需求，不會導(dǎo)致支架損壞。另一