内燃机活塞点阵结构可靠性拓扑优化设计

TH122; 针对内燃机活塞轻量化设计问题,提出一种基于可靠性拓扑优化的活塞点阵结构设计方法,分解为可靠性分析和确定性拓扑优化两部分分别进行求解.考虑以最小化质量为目标函数、最大应力为约束条件,建立活塞点阵结构可靠性拓扑优化数学模型.根据一次二阶矩方法将失效概率约束转变为可靠性指标约束,进而将随机变量转化为标准正态变量,根据随机变量相对于性能指标的敏度信息,进行随机变量修正并进行确定性拓扑优化设计.最后,以某型发动机活塞为例,进行确定性点阵设计与可靠性点阵设计对比研究.结果表明,相较于确定性设计,可靠性活塞点阵模型在考虑随机变量的影响下,性能更加可靠;且其质量相较于原活塞模型降低11.8％,满...

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Published in机械强度 Vol. 45; no. 1; pp. 91 - 97
Main Authors 陈建良, 赵清海, 李信卿, 张洪信
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 青岛大学 电动汽车智能化动力集成技术国家地方联合工程研究中心,青岛266071 2023
青岛大学机电工程学院,青岛266071%青岛大学机电工程学院,青岛266071
Subjects
可靠性分析
轻量化设计
拓扑优化
点阵结构
内燃机活塞
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ISSN1001-9669
DOI10.16579/j.issn.1001.9669.2023.01.012

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Summary:TH122; 针对内燃机活塞轻量化设计问题,提出一种基于可靠性拓扑优化的活塞点阵结构设计方法,分解为可靠性分析和确定性拓扑优化两部分分别进行求解.考虑以最小化质量为目标函数、最大应力为约束条件,建立活塞点阵结构可靠性拓扑优化数学模型.根据一次二阶矩方法将失效概率约束转变为可靠性指标约束,进而将随机变量转化为标准正态变量,根据随机变量相对于性能指标的敏度信息,进行随机变量修正并进行确定性拓扑优化设计.最后,以某型发动机活塞为例,进行确定性点阵设计与可靠性点阵设计对比研究.结果表明,相较于确定性设计,可靠性活塞点阵模型在考虑随机变量的影响下,性能更加可靠;且其质量相较于原活塞模型降低11.8％,满足活塞轻量化的设计需求.
ISSN:1001-9669
DOI:10.16579/j.issn.1001.9669.2023.01.012