車輛工程CAE中拓撲優(yōu)化技術運用問題與流程要點,機械工程論文

車輛工程CAE中拓撲優(yōu)化技術運用問題與流程重點,機械工程論文本篇論文目錄導航：【】【】車輛工程CAE中拓撲優(yōu)化技術運用問題與流程重點【】【】【】車輛工程畢業(yè)論文范文：車輛工程CAE中拓撲優(yōu)化技術運用問題與流程重點內(nèi)容摘要：在社會高速發(fā)展的時代背景影響下，國民生活的物質(zhì)水平不斷上升，汽車已經(jīng)成為了人們生活中必不可少的重要出行工具，國民汽車的普及率不斷上升，為汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了重要基礎。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，車輛工程CAE愈加復雜，為了充分提升汽車的構造力學性能，拓撲優(yōu)化技術在車輛工程CAE中的應用愈加重要，成為了現(xiàn)代下推動企業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要技術體系。本文關鍵詞語：拓撲優(yōu)化技術；車輛工程；CAE;應用；作者簡介：李曉東，〔1981.10-〕，男，漢族，甘肅禮縣人，甘肅交通職業(yè)技術學院講師，碩士學位。主要研究方面：車輛工程機械電子工程。；田成元，〔1981.12-〕，男，漢族，甘肅武威人，甘肅交通職業(yè)技術學院講師，碩士學位。主要研究方面：機械電子工程、PLC控制。；孫曉微，〔1981.12-〕，女，漢族，甘肅蘭州人，蘭州蘭石石油裝備工程股份有限公司工程師，本科。主要研究方向：石油鉆機總體系統(tǒng)的研究、PLC控制。；基金：2020年度甘肅省高校大學生就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力提升工程-高職機電類專業(yè)學生就業(yè)能力提升與拓展訓練中心；inCAEofVehicleEngineeringAbstract:Undertheinfluenceoftherapiddevelopmentofthesociety,themateriallevelofpeopleslivesisconstantlyrising.Automobileshavebecomeanindispensableandimportanttraveltoolinpeopleslives.Theincreasingpopularityofnationalcarshaslaidanimportantfoundationforthedevelopmentoftheautomobileindustry.Withthecontinuousdevelopmentoftheautomotiveindustry,vehicleengineeringCAEhasbecomemoreandmorecomplex.Inordertofullyimprovethestructuralmechanicsofautomobiles,theapplicationoftopologyoptimizationtechnologyinvehicleengineeringCAEhasbecomemoreandmoreimportant,andithasbecomeanimportanttechnicalsystemtopromotethedevelopmentofenterpriseindustryinthenewera.Keyword:topologyoptimizationtechnology;vehicleengineering;CAE;application;在當下汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)過中，為了充分保證車輛機械工程構造的優(yōu)化設計以提升車輛性能，經(jīng)常需要對車輛的尺寸構造、形狀構造、材料選擇以及拓撲優(yōu)化等問題進行研究，而華而不實拓撲優(yōu)化就是重要的一環(huán)，尤其是在新時期汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中車輛工程CAE復雜性不斷提升的背景下，將拓撲優(yōu)化技術應用在車輛工程CAE之中，更是提升車輛工程新品研發(fā)實效的必然途徑。1拓撲優(yōu)化技術及車輛工程CAE拓撲優(yōu)化技術是新時期應用于車輛工程的重要技術體系，也被稱之為布局優(yōu)化技術或者布置優(yōu)化，其主要意義就是在限定的負載信息基礎、相關約束條件以及最終的性能指標要求下，在限定區(qū)域內(nèi)對車輛工程設計的使用材料進行分布優(yōu)化的一種數(shù)學方式方法，與車輛工程設計中的尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、形貌優(yōu)化共屬于構造優(yōu)化的一種。拓撲優(yōu)化技術的核心是以材料分布作為構造優(yōu)化的主要對象，以材料分布的均勻性在設計空間內(nèi)找尋最佳的材料分布方案，以實現(xiàn)對車輛工程構造空間設計的提升，使車輛工程設計具有更高層次的構造自由度，是當下汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的重要的輔助技術體系，對于車輛工程構造設計優(yōu)化具有重要意義[1].在當下車輛工程產(chǎn)業(yè)的汽車機械構造優(yōu)化設計中進行拓撲優(yōu)化技術應用時，其主要技術應用方式方法包含了均勻化方式方法、變密度法、漸進構造優(yōu)化法、水平集方式方法等等，并且隨著近年來汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度的不斷加快，拓撲優(yōu)化技術應用的方式也在逐步創(chuàng)新，為車輛工程的構造優(yōu)化設計提供了技術保障。而在當下汽車行業(yè)發(fā)展中，車輛工程的計算機輔助工程的重要性不斷上升，也就是常講的車輛工程CAE〔ComputerAidedEngineering〕，其主要作用就是通過計算機輔助求解來對車輛工程的復雜機械工程構造及其構造力學性能進行分析，還包括了構造性能優(yōu)化的作用，以實現(xiàn)將車輛工程構造設計中的各個生產(chǎn)工程環(huán)節(jié)充分的結合到一起，實現(xiàn)對車輛構造優(yōu)化作業(yè)的信息集成，進而實現(xiàn)車輛工程產(chǎn)生與產(chǎn)品生命周期的并存性發(fā)展。在當下車輛工程CAE發(fā)展中，CAE軟件的功能屬性愈加完善，包含了對車輛工程機械構造力學性能的動靜態(tài)分析兩種形式，并且對車輛工程構造研究的線性問題以及非線性問題都具有較高的軟件研究效果，是新時期汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中必不可少的重要輔助技術體系。2拓撲優(yōu)化技術在車輛工程CAE中應用的價值分析隨著當下當下時期汽車產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，人們對車輛的要求也逐步多元，不僅對車輛工程的構造空間設計優(yōu)化重視程度不斷上升，對于車輛工程構造設計的安全性要求也愈加嚴格。而將拓撲優(yōu)化技術應用于車輛工程CAE之中，就能夠在車輛工程的構造力學性能分析中通過對車輛材料布局構造的優(yōu)化，來提升車輛構造力學設計的科學性，這對于汽車工業(yè)發(fā)展具有重要的推動意義和技術應用價值，主要具體表現(xiàn)出在下面兩個方面：首先，拓撲優(yōu)化技術在車輛工程CAE中的應用能夠提升新品研發(fā)效率。當下汽車產(chǎn)業(yè)競爭日益劇烈，并且正處于汽車工業(yè)轉型發(fā)展的重要階段，在這一階段，汽車新產(chǎn)品的研發(fā)設計創(chuàng)新已經(jīng)成為了提升汽車制造企業(yè)市場競爭力的核心所在。而在汽車新產(chǎn)品研發(fā)中，就離不開對車輛工程構造優(yōu)化設計的創(chuàng)新，而車輛工程CAE作為車輛工程構造力學設計優(yōu)化的重要輔助技術體系，將拓撲優(yōu)化技術應用到華而不實，就能夠通過材料布局的優(yōu)化來為CAE構造力學優(yōu)化提供幫助，進而提升汽車產(chǎn)業(yè)的新產(chǎn)品研發(fā)效率。其次，拓撲優(yōu)化技術在車輛工程CAE中的應用有助于車身構造改造。在當下的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，業(yè)界人士對車輛工程的車身構造優(yōu)化重視程度不斷上升，車身構造優(yōu)化設計以及成為了當下時期知足車輛性能需求的基本前提。而當拓撲優(yōu)化技術應用于車輛工程CAE之中時，就能夠通過其拓撲優(yōu)化功能，實現(xiàn)對車輛工程構造設計厚度的變量，然后通過對零件模態(tài)的優(yōu)化，最終實現(xiàn)對車輛工程設計中車身構造的改造，還能夠同時實現(xiàn)對車輛工程構造剛度以及構造強度的全面分析。3拓撲優(yōu)化技術在車輛工程CAE中應用的存在的問題固然當下車輛工程CAE設計優(yōu)化中對拓撲優(yōu)化技術應用的重視程度在逐步提升，但是由于當下車輛工程機械構造設計中存在的一些現(xiàn)實問題，也給拓撲優(yōu)化技術在車輛工程CAE中的應用帶來了一些窘境，主要就是當前階段車輛工程構造設計中CAD建模與CAE軟件之間存在接口不完善的現(xiàn)實問題，這就會導致拓撲優(yōu)化技術應用時出現(xiàn)數(shù)據(jù)轉換中三維模型數(shù)據(jù)修正較為困難，給優(yōu)化提取工作造成嚴重的不利影響[2].并且在這一經(jīng)過中，針對不同的構造優(yōu)化設計目的以及差異性的構造疲憊強度和安全性等原因，需要在不同的構造優(yōu)化設計階段開發(fā)不同的優(yōu)化設計模型，因而就很難保證優(yōu)化設計模型的統(tǒng)一性，這就給車輛工程CAE中拓撲優(yōu)化技術的應用埋下了不利于前提條件。與此同時，在拓撲優(yōu)化技術應用于車輛工程CAE的經(jīng)過中，優(yōu)化算法選擇的問題也是其面臨的主要窘境之一，詳細優(yōu)化設計問題都存在其本身的有效求解策略和優(yōu)化算法，這就需要在車輛工程CAE中應用拓撲優(yōu)化技術時，高度重視優(yōu)化算法以相求解策略的選擇與研究，保證其應用的科學性和整體質(zhì)量。4拓撲優(yōu)化技術在車輛工程CAE中的應用流程重點拓撲優(yōu)化技術在車輛工程CAE中應用時，其主要應用流程重點包含下面方面：第一，明確因素條件。在拓撲優(yōu)化技術應用于車輛工程CAE之中時，首要的技術應用重點就是明確其關鍵因素，主要包含了車輛工程的構造設計區(qū)域因素、目的約束限定、分析類型與模型。拓撲優(yōu)化技術的主要技術應用都在有限元分析經(jīng)過中，對車輛工程CAE構造設計中這些關鍵因素的明確是保證其構造優(yōu)化算法選擇科學性的及重要基礎，更是對其技術限制因素明確的關鍵所在。因而，拓撲優(yōu)化技術在車輛工程CAE中應用的首要流程重點就是對關鍵因素的明確及清楚明晰，進而在關鍵因素的限制內(nèi)，進行拓撲優(yōu)化算法的選擇，充分保證拓撲優(yōu)化科學性的同時，知足其技術應用中對車輛工程構造優(yōu)化設計的荷載傳遞穩(wěn)定、計算速度保證、構造布局修改以及構造設計自由等方面的要求[3].第二，CAD模型修復及CAE網(wǎng)格劃分。在車輛工程CAE中應用拓撲優(yōu)化技術時，需要將車輛工程構造的CAD模型導入到CAE軟件之中，以實現(xiàn)對車輛機構模型的調(diào)整與優(yōu)化。而在CAD模型導入時，由于接口問題，常會出現(xiàn)模型數(shù)據(jù)損壞或丟失的情況，因而在技術模型應用中，重要的應用流程重點之一就是對模型進行修復，以避免對拓撲優(yōu)化技術的有限元模型分析產(chǎn)生質(zhì)量、計算的精準性和速度的影響。在模型修復完成以后，要根據(jù)CAE軟件的單元類型需求，對CAD車輛工程構造模型進行網(wǎng)格劃分，以保證拓撲優(yōu)化中構造材料布局優(yōu)化設計的科學性。第三，荷載施加及邊界條件界定。在拓撲優(yōu)化技術的有限元模型優(yōu)化中，其核心部分就是荷載施加以及邊界條件的界定，有限元模型作為拓撲優(yōu)化技術有限元分析的關鍵，其荷載施加及邊界條件的界定會直接影響到拓撲優(yōu)化技術在車輛工程CAE中應用的質(zhì)量，更決定了拓撲優(yōu)化中計算結果的精度。第四，計算后處理及模型提取。拓撲優(yōu)化技術在車輛工程CAE中應用時得出計算結果以后，還需要對計算結果進行具體的分析，并根據(jù)實際情況確認能否需要對設計模型進行調(diào)整，以充分保證其對車輛機械工程構造優(yōu)化的科學性和整體質(zhì)量。在對優(yōu)化后的模型進行處理后，最后的技術應用流程就是將優(yōu)化后的車輛機構模型提取出來，提取經(jīng)過中，必須對其通用方式方法進行進一步的深化與開發(fā)，以充分保證模型提取經(jīng)過的完善性，避免CAD模型受損，給車輛工程構造拓撲優(yōu)化帶來不利影響。5結束語拓撲優(yōu)化技術在車輛工程CAE中應用是新時期推動汽車研發(fā)創(chuàng)新的必然途徑，更是推動我們國家企業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要舉措。拓