考虑多缸静动态特性的柴油机缸体拓扑优化

发布时间：2025-07-02 23:23

　　 针对极限单工况拓扑优化结果无法保证多缸缸体在其他工况下的力学性能问题,基于层次分析法,提出一种综合考虑多缸静动态特性的缸体多目标拓扑优化方法。在分析缸体静态特性、模态的基础上,确定缸体的最恶劣工况及各工况下缸体的拓扑优化空间;考虑缸体的静态多工况刚度和动态多阶固有频率,构建包含12个权重因子的缸体拓扑优化多层次结构模型,利用折衷规划法定义兼顾缸体静动态特性的综合评价函数,并通过层次分析确定各权重因子,从而得到兼顾静态多工况刚度目标和动态多阶固有频率目标的拓扑优化数学模型。仿真结果表明,优化后的缸体拓扑结构更加合理,缸体质量减轻5.22%,静动态特性得到不同程度的改善。

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【部分图文】：

图1 缸体受载情况

表2缸体基本工作参数Tab.2Basicworkingparametersofcylinderblock参数缸数发火顺序工作频率/Hz质量/kg数值41-3-4-210088.97表3各缸爆炸时的极限载荷值Tab.3Limitloadv....

图2 第一缸爆发时刻缸体的静态特性分析结果

表4缸体静态特性分析结果Tab.4Staticcharacteristicanalysisofcylinderblock爆发缸号最大应力/MPa最大位移/mm1217.90.2542168.80.2233168.40.21441....

图3 模态分析结果

表5前6阶固有频率Tab.5First6naturalfrequencies阶数123456固有频率/Hz2644935315627781038综上分析可知,缸体的工作频率(100Hz)远低于结构的第一阶固有频率(264Hz),不会产生....

图4 拓扑优化的层次结构

折衷规划法[10]能同时考虑多个目标函数对设计变量的灵敏度,并通过调节使各目标相互均衡,同时为每个目标赋予一定的权重系数,得到多个目标同时达到较优的相对最优解。3.1.1静态多工况刚度目标函数

本文编号：4055401