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题名试验台工装拓扑优化及尺寸优化设计
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作者
汪炯藤
阳光武
肖守讷
朱涛
杨冰
蔡松岑
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机构
西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室
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出处
《机械强度》
北大核心
2026年第3期60-67,共8页
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基金
中国铁路总公司科技研究开发计划(P2018J001)。
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文摘
【目的】拓扑优化是一种当前使用较为普遍的优化方法,其通过优化材料构造,在给定的设计空间和约束条件下找到结构设计的最优形状、实现轻量化和满足约束条件。基于变密度拓扑优化法的思想,以某试验台工装结构为分析对象,阐述了建立拓扑优化的数学模型及求解方法,以期为基于先进设计方法的结构设计提供参考。【方法】首先,在HyperMesh仿真软件中采用OptiStruct模块创建工装有限元模型,以最小质量和最大1阶频率为优化目标,对单工况下的工装结构进行拓扑优化及尺寸优化,合理布置材料分布及优化板件厚度,提高工装设计质量;其次,根据优化结果及制造加工实用性,设计新的工装结构;最后,在Nastran模块中按照GB/T 21563—2018标准对工装模型进行强度校核。工装结构完成实际加工后,将其置于振动台上,分别实施纵向、横向与垂向扫频试验,随后将试验结果与仿真结果进行对比。【结果】结果表明,1阶模态频率从766 Hz提升至1 009 Hz,提高了31.72%;同时,工装质量从51 kg降至44.26 kg,减轻13.24%,且强度符合设计标准,整体达到了预期的优化目标。
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关键词
试验台工装
拓扑优化
尺寸优化
模态分析
强度校核
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Keywords
Test bench fixture
Topology optimization
Size optimization
Modal analysis
Strength check
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分类号
TU178.5
[建筑科学—建筑理论]
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