摩托車座墊底板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、摩托車座墊底板是摩托車座墊的關(guān)鍵零部件之一，它的主要功能是承載人體重量，減緩應(yīng)力沖擊。近年來，我國摩托車制造企業(yè)的發(fā)展遇到了瓶頸，成本高，性能差，利潤率低的弊端已經(jīng)出現(xiàn)。面對日益激烈的行業(yè)競爭，摩托車企業(yè)也在加大自主研發(fā)力度，希望通過改進產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品性能，減少產(chǎn)品材料，尋找新的利潤點。
　　本文基于與某企業(yè)聯(lián)合研發(fā)的項目，以摩托車座墊底板為研究對象，利用有限元理論，針對摩托車座墊的實物在CATIA軟件中建立幾何模型，并導(dǎo)入到

2、HyperWorks、ANSYS Workbench軟件進行聯(lián)合優(yōu)化仿真。按照廠商的要求和實際使用過程中出現(xiàn)的問題，對摩托車座墊底板進行了兩種工況下的有限元分析，得到座墊底板柔度值、前6階頻率、位移和應(yīng)力分布圖。并依據(jù)這些數(shù)據(jù)做動態(tài)性能評估和載荷應(yīng)力評估，了解座墊底板的頻率和剛度不足，確定出先提高產(chǎn)品性能，后進行輕量化設(shè)計的優(yōu)化思路。
　　在產(chǎn)品性能優(yōu)化時，主要考察的是柔度和頻率兩項指標(biāo)。基于摩托車座墊底板薄殼結(jié)構(gòu)的特點，在Hyp

3、erWorks平臺上采用拓?fù)鋬?yōu)化和形貌優(yōu)化相結(jié)合的方法，將拓?fù)鋬?yōu)化與形貌優(yōu)化結(jié)合起來同步運算。在約束了質(zhì)量的前提下，分別得出以扭轉(zhuǎn)工況柔度最小、彎曲工況柔度最小、扭轉(zhuǎn)工況頻率最大三個目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化結(jié)果。并且提出利用評價函數(shù)法，將扭轉(zhuǎn)、彎曲工況的頻率、柔度等多個目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)換為一個目標(biāo)，解決了實際情況中多目標(biāo)多工況聯(lián)合優(yōu)化的問題，其優(yōu)化結(jié)果與單目標(biāo)優(yōu)化結(jié)果相比有著明顯的優(yōu)勢，與原模型相比結(jié)構(gòu)整體性能有大幅度的提高。
　　在輕量化優(yōu)化時

4、，將拓?fù)浜托蚊矁?yōu)化后模型導(dǎo)入到ANSYS Workbench軟件中，依據(jù)拓?fù)浜托蚊矁?yōu)化過程中的密度分布圖和形狀變化圖設(shè)計出尺寸優(yōu)化部位。以質(zhì)量最小、一階頻率最大為目標(biāo)函數(shù)進行多目標(biāo)尺寸優(yōu)化?；谠囼炘O(shè)計數(shù)據(jù)構(gòu)造的響應(yīng)面來逼近真實情況下各個變量之間的響應(yīng)曲線，分析響應(yīng)面中各項參數(shù)的靈敏度。利用遺傳算法計算出多目標(biāo)各個尺寸最優(yōu)解，對比重構(gòu)出最終模型。
　　整個優(yōu)化過程中，不但綜合利用了拓?fù)鋬?yōu)化、形貌優(yōu)化、尺寸優(yōu)化三種優(yōu)化方法，使摩托車