拓撲優(yōu)化發(fā)動機連桿

  背景：隨著能源問題的日益嚴重，從降低燃油消耗的角度來看，汽車需要發(fā)展為輕型汽車，其中發(fā)動機輕型汽車已成為汽車發(fā)展中不可忽視的問題?？紤]到發(fā)動機的輕量化，必須優(yōu)化其主要部件，以減少體積和質(zhì)量。連桿作為發(fā)動機中較為復雜的部件之一，其重量輕、強度高已成為發(fā)動機設計的突破性目標。

  1.建模

  由于發(fā)動機連桿是對稱結(jié)構(gòu)，本報告采用1/2模型分析連桿的受力，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)。

  2.Hypermesh網(wǎng)格劃分

  將模型切成六面體網(wǎng)格，其中綠色部分為優(yōu)化部分。

  3.受力分析

  首先，在模型藍色區(qū)域生成REB，作為約束和應力點;然后，在模型上施加約束和應力，在連桿紅色部分的上表面施加Y方向約束，在大頭上施加約束和應力REB在小頭上施加固定約束REB施加力。

  4.拓撲優(yōu)化

  1)在optimization面板下，選擇topology，創(chuàng)建設計變量，選擇類型PSOLID，屬性選擇(3)創(chuàng)建的屬性;

  2)在responses在面板下，創(chuàng)建一個staticstress響應,node選擇連桿大頭與小頭連接梁之間的節(jié)點，prop選擇分析前的紅色網(wǎng)格部分，同樣，創(chuàng)建一個volume總體積響應;

  3)在dconstrains面板下，約束(2)staticstress響應，在upperbound欄打鉤，設置值為500，response選擇dresp1、選擇荷載條件_COMRE_CASE.SC1、完成約束創(chuàng)建;

  4)在objective面板下，response選擇(2)中創(chuàng)建的體積響應min小化;

  5)求解完成后，可以查看優(yōu)化結(jié)果，首先檢查右端節(jié)點位移是否滿足(3)的約束要求。

  與優(yōu)化前的模型相比，連桿大頭和小頭之間的體積明顯減小，整體大應力為502.3Mpa，比預期應力500Mpa稍大，超過2.35%。這種優(yōu)化方法可以作為進一步優(yōu)化連桿的參考，以滿足所需的條件，降低質(zhì)量，增加強度。