JXFZ01-001@7R六杆Ⅲ级机构的动态仿真
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：
编号：490602
类型：共享资源
大小：1.23MB
格式：ZIP
上传时间：2015-11-07
上传人：QQ28****1120
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
辽宁
IP属地：辽宁
30
积分
- 关 键 词：
-
机械毕业设计全套
- 资源描述：
-
JXFZ01-001@7R六杆Ⅲ级机构的动态仿真,机械毕业设计全套
- 内容简介：
-
计算机工程学 (2002) 18: 109115 所有权和版权 2002年伦敦 Springer-Verlag出版社 对基于固体参数模型的汽车部件的结构最优化 M. E. Botkin 美国， 沃伦 ， 密歇根州 ，冈比亚研发中心 摘要 ： 参数塑造 是用于 修 建 汽车前 部 结构概念的 某些 模型 的，而 汽车前 部 结构概念 则是利用 碳纤维合成材料和对应 的成 型过程。超轻量级铝身前 部 结构被再设计 成 包括所有 合成材料的 前 部 结构。 有两个概念被人们研究，这两个概念都把汽车前部结构描绘成一个固定的外型 。闭合部分 是由内外两块构成的 。 因此， 参数塑造 在构造和 改善模型以用于最优化概念研究方面是一个很有用的工具 。这 些 模型可 以 迅速被建立 ，拟订尺寸和定位尺寸尤其能用以做必须的调整，把各个主要部件安装在一起 。 然后 参数模型必须被 连接成 一个几何体模型 以 获得 一个 表面滤网。 这样 结构优化输入数据 才 可能迅速 地被以 参数 模型为基础的 有限元素模型创造从而 开始交易学习。参数塑造 与 结构优化 连接的完整过程 被 用于 轻量级前 部结构的 设计 研究 中 。人们研究一些 碳纤维 化合 物质 以尽可能地大量减少 某些 比过去成本低的 碳纤维材料。结构优化 用于组合结构和固定的前部结构设计的对比 。 通过各种材料和合成铺垫对八个案例 进行了研究 。 预计钢用量节省 45%-64%。最合理的设计包括一个由相对低价的切割碳化纤维和机织碳化纤维合成物，在震动区域顶部使用了 20毫米的轻质木材。 这个设计 最大厚度达到 7毫米，可大量减少钢用量，大约达到 62%。 书信和 选刊可寄至：美国 沃伦密歇根州 冈比亚研发中心， 主要研究工程师 Mark E. Botkin,邮箱编号 : 480- 106-256, 30500 MI 48090-9055。电子邮件 : mark.e.botkin_ . 关键字： 自动化配合 ; 汽车 ; CAD 塑造 ; 综合 ; 有限元素塑造 ; 优化 1. 介绍 结构被显示在图 1 是 几个先进材料组成的 轻量级身体。设计这个身体被提供了在 Prsa 1 并且是执行作为 PNGV 2 个 的部份。用主要设计目标是重量减少 , PNGV 身体近似地 接近 70% 比克莱斯勒触毛钢质车身它是 随意 替换。 主部位主要 由碳纤维外壳的三明治形状的结构和蜂窝状铝结构构成 。少量 Kevlar 并且被使用了某一 Nomex 核心。但是 , 前面结构的负荷成 份 是铝。本文描述一个项目再设计所有碳纤维结构。 这个 概念被考虑了。概念被描述在本文里能被描绘 对nts象 一起形成闭合部分路轨的 板料。概念被塑造 ， 使用 了 参数塑造特点 UG 3 , 并且 被显示 在 下个部分。滤网自动地被创造了使用 UG 的 假定容量 。 图 1. 碳纤维身体。 110 M. E. Botkin 由于滤网被创造了根据了固体几何学模型 , 分开的物产地区是自动地创造为各张表面面孔。这做优化数据创作逐步采用更加容易地比早先研究 4 。譬如 Patran5 可能自动地创造优化数据从适当地被创造的结构分析数据。本文 同时 描述 了 Nastran5 的用途解答 200 执行设 计研究为综合设计观念为前期结构。 2. 参数塑造 参数塑造的过程从 二维空间的参量 横断面 开始， 过去经常创造固体模型通过挤压一条直线或清扫沿曲线。前线结构被显示在图 1 被塑造了 , 使用这参数过程 , 作为保税一起的综合板料。模型组成 , 主要作为三主要组分 ; 上部路轨 , 更低的路轨 , 和震动塔。其它次要盘区栓这些三组分一起。为例 , 图 2 展示外面片断的参数横剖面上部路轨。维度被显示是可变物那可能由设计师改变或者使用塑造的节目或自动地使用优化规程。在可变物被修改之后 , 整个固体模型自动地被更新。图 3 个展示创造的 过程三维几何从二维部分。作为部分被清扫沿曲线 , 立体几何是自动地引起。当任何部下信息被修改 , 如 部 件尺度 , 曲线 定位 等 , 立体几何 被 图 2. 上部路轨外面片断。 nts自动地更新。相似的操作被使用为更低的路轨和震动塔获得完成将被使用的参数固体模型在这设计研究中 , 被显示在图 4 。图 4 代表三个片断综合结构 (鞋帮路轨、更低的路轨 , 和震动 tower/apron) 被加入与胶粘剂一起。 为这设计研究的目的 , 参数塑造只被使用了作为 一个方便方法创造有限元素模型。最后 , 然而 , 一种更加全面的设计方法会准许参数模型是整体部分优化过程参数维度有时间被使用当设计可变物。这是可能的 , 到大规模范围 , 以版本 UG16 和以后和被展示了在 Botkin 6 。 3. 有限元素分析 3.1. 滤网世代 滤网被显示在图 5 被创造了从 UG Scenariousing fully-automatic 四方形捕捉世代能力使用名词性的词 10 毫米元素大小。这是一个推进的前面技术特点那些发现了在最商业塑造节目。但是 , 由于紧的综合化在参数 modeler 和 mesher 之间 , 分明表面地区被显示在图 4 被维护当物产地区在滤网和 , 依照被显示在图6, 能自动地被指定作为设计可变物在优化模型。模型显示在图 5 由 11,710 个结组成 , 12,225 元素 , 58,877 程度自由 , 和 23 不同的元素物产。除 11488 之外轰击元素 , 737 个 CBAR 元素被用于代表被使用加入的黏着性债券综合片断一起。 3.2. 分析模型 图 5 并且显示装载和边界条件使用在这项研究。 最优化研究的目的是设计一个与图一中铝结构坚硬程度一致的合成材料的前部结构 。图 1 中 结构的扭 转力 坚 硬程度 是 1 10,246 N.m/deg 。对震动区域的分析 发现它的坚 硬 度 比垂直方向17,963 N/mm 在侧向方向 12,941 N/mm 的 总 体部位高很多。 111 车身组分的结构优化 图 3. 逐渐变细了上部路轨。 nts 图 4. 最后的前面结构模型。 图 5. 最后的滤网从 UG/Scenario 。 图 6. 物质物产地区。 图 7. 结合物 模型。 。那对应对 055 毫米的限制的偏折为 1000 N 装载被显示在图 5 和 077 毫米为a 相似的侧面 1000 N 装载。 112 M. E. Botkin 3.3. 联合建模 依照被注意及早 , 三单独综合片断将由对胶粘剂的用途加入。图 7 展示塑造的方法被选择为这项研究。元素列沿边缘各个片断由对射线元素的用途加入为哪些物产是坚定的从胶粘剂的物质物产 (被显示在表里 1) 射线物产是 结合物 的区域考虑对结 A 和 B 贡 献 (参见 图 7) 和转动惯量。这些价值是 50 mm2 和 416.67 mm4, 分别为， 承担 a 10 毫米 (正方形的 ) 有名无实的元素大小。 nts 表 1 ，合成道具 4 4. 优化研究 Nastran 解答 200 被使用执行八材料的各种各样的组合的专题研究。物质物产被给在表 1 。所有缺省 Nastran 优化参量 7 被使用了除了近似优化被选择是凸面线性化的技术 8,9 。依照被注意在 Botkin 4 , 凸面线性化 , 是最保守略计方法可利用在 Nastran, 被使用了由于困 难接近失败限制 。 4.1. 宗旨和限制作用 研究的目标函数是极小的。设计是 , 依照前面提到 , 正如当初提到的 。限制被强分别 加了给侧向和垂直的偏折 0.077 和 0.055 毫米。 4.2. 设计可变物 依照被 早期提起的 , 设计可变物能自动地被创造从物产地区显示在图 6 。图 8 显示盘区从被显示当设计研究的 Patran 5 工具被使用。虽然有 23 设计可变物 , 不是所有被显示在一个唯一盘区。原始价值能被修改使用这个盘区和然后解答 200 数据输入 (DESVAR & DVPREL1 卡片图象 ) 自动地被创 造。它应该是 113 车身组分的结构优化 。 图 8. 设计可变物盘区。 nts指出厚度价值被显示在 图 8 是 10 毫米的原始价值为优化 浇铸 。 30 毫米价值为PCOMP 词条包括一个 10 毫米浮筒木筏核心和二 10 毫米综合面对板料。虽然优化使用的方法在这中设计研究 , Nastran 解答 200, 是可胜任对待综合使用角度可变物 - 象被展示了在 Botkin 4 - 唯一 固定的有机材料 , 90 个地方 被使用了在努力减少制造费用。 4.3. 设计观念选择 虽然图 4 指设计观念 , 参数固体模型可能被重视作为 a 几何概念与综合相对设计观念。这设计研究的目标是使用低成本碳纤维产品譬如砍纤维和较不昂贵的大拖曳产品。估计的物产为这些综合可能是看见在表 1 与所有材料一起物产使用为这项研究。最低界面在所有设计可变物被设置了在被考虑的 2 毫米是可能当前被铸造的最稀薄的零件使用液体造型过程。箱子被分离入三个小组由最高界面 : 15, 10, 和 _ 10 毫米。这些厚度代表连续研究发生在努力对发现 a 设计以一种适当地小最大厚度。所有案件和厚度 各自的表现在 总结在 图 9 和 10。 它会是最中意的为能力存在 会确定最宜综合概念而不是必须比较数选择了概念。这样能力的存在不 为创作者所知道 。 图 9. 案件许多总结。 nts 图 10. 一致设计可变物。 4.4. 15 毫米最高界面 案例 1 第一案件将是那使用所有被砍碳材料没有三明治建筑。这会被认为最少昂贵的案件使用最便宜的材料和有核心。核心增加 了 材料加工成本和铸造 难度 。 正如 所有案件那里是 23 个 设计可变物和位移限制将被安置在震动塔的上面维护目标僵硬提前 先被显示。 A 初步分析表示 , 最初的设计违犯位移限制 大约 33% 。 图 9 展示这个情况的主体历史 .。虽然最初的僵硬目标被违犯了近似地 13.6 公斤 , 优化器能发现设计那满足了僵硬目标在 6.2 公斤 , 或 64% (6.2 kg/64%) 许多减少估计钢大量。考虑这是一相对地降低表现材料 , 这些结果是卓越的。图 10 显示设计易变的发行这个案件。所有设计可变物的最初的厚度是 10.0 毫米。数可变物被终止 114 M. E. Botkin 在被考虑 2.0 毫 米的他们的最低界面是可能合理地是的最小的厚度铸造使用树脂调动造型 (RTM) 或结构反应注坯模型 (SRIM) 。几可变物 , 然而 , 任意地结束了在 15 毫米选上的最高界面。它应该是针对性的在那之外终止在他们的鞋帮的可变物区域是更加敏感的 (在数学感觉 ) 对限制比大量。 剩下的人可变物对大量是敏感的比限制和因此提供机会为许多减少。一种 15 毫米厚度被考虑是相当不切实际的价值和导致 a 材料在那些地区需要的结论或者更高执行或三明治建筑 , 带领案例 2 。 案例 2 这个案件增加一个 10 毫米厚实的浮筒木筏核心 1.0 g/cm3 (6.5 lb/cf) 在震动的上面的密度塔 , 即 , 可变物 7 和 10 至 13 依照被显示在图 6 。由于增加的僵硬 , 最初设计在这种情况下是 7.8% 僵硬比目标价值。图 9 显示这个案件的许多历史。虽然最初的设计是更加僵硬的 , 最初大量更高归结于核心的重量和增加的面孔nts板料。另外 , 最初的设计违反了方案 1 (6.62 kg/61.3%) 。依照被展示在 Botkin 4 当 外壳 厚度是非常大 , 三明治建筑不能是有效。 虽然几个变数被迫使他们的上界 ,最其它变数是与以防方案 1相比更小。 案例 3 这个案 件修改表面皮肤在三明治盘区 (震动塔上面 ) 对一更高执行材料。这将是里的被编织的材料在物产被显示在表 1 。它被承担这材料由低成本将被做 50K 拖曳碳纤维。图 9 显示结果这个案件。 可得出，最终质量只稍微好了一点 (6.65 kg/61.2%)，厚度也没有如愿降低。 即使弹性模数 在织物上大得多，剪切性能也还是太低了。 4.5.10 毫米最高界面 以下案件显示减少的作用最高界面在厚度对 10 毫米。它被考虑那 15 毫米是过份地厚实的是合理的建筑。如同有人可能期待优选的大量增加在所有案件。 案例 4 这个案件维护所有切好 的碳但与一个核心。 (9.35 kg/45.4%) 案例 5 这个案件使用被编织的材料在震动塔区域 (9.09 kg/46.9%) 。 案例 6。 这个案件使用 两层机织材料。外层 0 -90，内层 45，以改善机织材料的剪切性能。这种构造是要明显降低其他两个案例中的质量。 (7.95 kg/53.6%) 。 4.6. _ 10 毫米最高界面 案例 7 这个案件是案例 6 的扩展。 密度 是每立方厘米 1.5 克 20 毫米，材料厚度上限 7毫米。 MTC 身体并且使用了一个 20 毫米核心但铝蜂窝。这个案件导致大量 6.55 公斤 或 61.8% 许多减少结束钢。这是 a 非常合理的设计以最大厚度在实用考虑之内的范围。 案例 8 这个案件增加三明治建筑 (一 10 毫米浮筒木筏核心 ) 设计易变的地区 17 和 18 显示在图 6 。案例 7 的结果被表明这些地区是在他们的最高界面。此外 , 依照被显示在图 1, 震动塔并且被使用三明治建筑在侧面墙。正象一样案例 6 和 7 被编织的材料被使用了与同样放置。这个案件的结果非常是鼓励因为 6 毫米一个最高界面是获得。虽然优选的大量大于 方案 7 (6.95 kg/59.4%), 如果最大厚度是问题 , 这个案件也许是更加 中意的 。 nts4.7. 力量限制 案例 9 在这种情况下 , 二种负荷状态增加来包括力量限制对僵硬设计 (案例 8) 。第一负荷状态代表平均障碍装载从 35 哩 /时 (56.3 km/hr) 撞击在汽车的躯体成分较低栏杆的上面 (10,000 N)和 115 结构上最优化应用 (44,000 N),在每一方面 。第二装货情况代表一个常用 3g 坑洼装载 (6675 N) 垂直 应用了 震动塔。 约束被把强加给压力把碳和失败索引缩短为编织材料是 4。从拉伸和耐压强度切好的碳是不同的 , 更多保守的极限 150 Mpa 被使用了作为重音限制。为失败 索引(Hoffman), a 价值的 1.0 被使用了作为限制极限。这个案件的结果被显示作为案例 9 在 图 9 和 10 。由于 严格的 限制是非常严 格作 为这低僵硬材料 , 严格 限制没有充当在的一个非常重要角色设计 (7.1 kg/58.6%) 与案例 8 比较了。它是仍然 , 但是 , 重要确定如果 严格 只 是 设计现实的 。 4.8. 案件总结 案例 7 看来是最佳的设计。这个案件使用较不昂贵的切好的碳在所有区域除了二震动塔的上面被 有机物 的或被缝的席子材料层数被使用契合以一个 20 毫米浮筒木筏核心。这型增强可能并且被获得从更加便宜 , 大拖曳碳纤维和被显示有相似的物产。许多减少是 61.8% 钢结构和一 68% 相比为 PNGV 前面结构 , 依照被指出及早 , 被制造了从非常昂贵航空航天象材料和过程。 5. 总结和结论 参数模型和结构最优化被用于研究设计轻量级的主体前部结构。无需手动数据准备，一个紧密连接的参数结构设计过程被描述了。参数模型被用于建造汽车前部结构概念的几个模型，汽车前部结构概念利用碳纤维合成材料和相应的成型步骤。通常有两个概念被研究，本文中只提出了一个，这个概念把汽车前部结构看作一个紧密的外形集合体。 闭合部分 是由内外两块构成 的 。 超轻量级 PNGV前 部结构被再设计 成 包括所有 合成材料的 前 部 结构。 人们通过研究几个碳纤维合成材料来尽可能地大量降低比过去低成本的碳纤维。 结构优化 用于组合结构和固定的前部结构设计的对比。通过各种材料和合成铺垫对八个案例进行了研究 。 预计钢用量节省 45%-64%。 最合理的设计包括一个由相对低价的切割碳化纤维和机织碳化纤维合成物，在震动区域顶部使用了 20毫米的轻质木材。 这个设计 最大厚度达到 7毫米，可大量减少钢用量，大约达到 62%。 同时人们还发现增加的力度限制对设计没有太大影响。 nts参考 文献： 1. Prsa, J. (1999) Hybrid material automotive structure development: Phase 2, 99IBECA-27, International Body Engineering Conference, Detroit, MI 2. Partnership for a New Generation of Vehicle Home Page. /pngv/ 3. UNIGRAPHICS o
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号