发动机连杆的拓扑优化

背景：

随着能源问题日益加剧，从降低油耗的角度出发，要求汽车向轻量化发展，其中发动机轻量化已成为整车开发中一个不可忽略的问题。基于发动机轻量化考虑，必须对其主要的零部件进行优化，减少体积，减轻质量。连杆作为发动机中受力较为复杂的部件之一，其重量轻和强度高成为发动机设计的突破目标。

1．建模

由于发动机连杆为对称的结构，本报告取1/2模型对连杆的受力进行分析，对其结构进行优化。

2. Hypermesh网格划分

对模型进行切分并画六面体网格，其中绿色部分为优化的部分。材料的属性如下表所示。

3. 受力分析

首先，在模型蓝色区域生成REB，作为约束和受力的点；然后，在对模型进行施加约束和受力，在连杆红色部分的上表平面施加y方向的约束，大头处生成的REB上施加固定约束，小头处的REB施加力。其结果如下图所示

4.拓扑优化

1）在optimization面板下，选择topology，创建一个设计变量，类型选择PSOLID，属性选择（3）中创建的属性；

2）在responses面板下，创建一个static stress响应, node选择连杆大头和小头连接梁之间的节点，prop选择分析之前的红色网格部分，同样，创建一个volume总的体积响应；

3）在dconstrains面板下，约束（2）中的static stress响应，在upper bound栏打钩，设置数值为500，response选择dresp1，载荷工况选择_COMRE_CASE.SC1，完成约束创建；

4）在objective面板下，response选择（2）中创建的体积响应，设置为min最小化；

5）求解完成后，即可查看优化结果，首先查看右端节点位移是否满足（3）中的约束要求如下图所示。

与优化之前的模型对比，连杆大头和小头之间部分的体积明显的有所减小，而且整体最大应力为502.3Mpa，比预期的应力500Mpa稍大，超出了2.3%<5%。此优化方法可以作为参考进一步的对连杆进行优化，满足需要的条件，减轻质量，增加强度。

免责声明：本文系网络转载或改编，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删