Топологическая оптимизация балансира гусеничной машины

Авторы: Гринин В.А.
Опубликовано в выпуске: #3(68)/2022
DOI: 10.18698/2541-8009-2022-3-775
Раздел: Машиностроение и машиноведение | Рубрика: Роботы, мехатроника и робототехнические системы
Ключевые слова: топологическая оптимизация, метод конечных элементов, конечно-элементная модель, имитационное моделирование, гусеничная машина, торсионная подвеска, балансир, подрессоренная масса
Опубликовано: 23.03.2022

Рассмотрено применение метода топологической оптимизации на базе конечно-элементного моделирования узлов подвески гусеничной машины. Задачу топологической оптимизации решали в следующей постановке: в качестве целевой функции была принята жесткость, в качестве ограничения — масса, составляющая 80 % массы проектируемой детали. Выполнен сравнительный анализ полученной конструкции с исходной. Описаны постановка ограничивающих условий и заданные нагрузки, приведены результаты прочностного расчета. В результате оптимизации удалось добиться снижения массы балансира до 33,5 кг по сравнению с массой исходной конструкции, составляющей 57,8 кг, с сохранением требуемой прочности.

Литература

[1] Bendsoe M.P., Kikuchi N. Generating optimal topologies in structural design using a homogenization method. Comput. Methods Appl. Mech. Eng., 1988, vol. 71, no. 2, pp. 197–224. DOI: https://doi.org/10.1016/0045-7825(88)90086-2

[2] Басов К.А. Cправочник пользователя ANSYS. М., ДМК Пресс, 2005.

[3] Дядченко М.Г., Сарач Е.Б., Котиев Г.О. Конструкция и расчет подвесок быстроходных гусеничных машин. М., Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007.

[4] Дмитриев А.А., Чобиток В.А., Тельминов А.В. Теория и расчет нелинейных систем подрессоривания гусеничных машин. М., Машиностроение, 1976.

[5] Дядченко М.Г., Котиев Г.О., Наумов В.Н. Основы расчета систем подрессоривания гусеничных машин на ЭВМ. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.

[6] Забавников Н.А. Основы теории транспортных гусеничных машин. М., Машиностроение, 1975.

[7] Носов Н.А., ред. Расчет и конструирование гусеничных машин. Л., Машиностроение, 1972.

[8] Шевцова В.С., Шевцова М.С. Сравнительный анализ методов оптимизации топологии (SIMP и Level Set) на примере реконструкции крыла стрекозы. Вестник ЮНЦ РАН, 2013, т. 9, № 1, с. 8–16.

[9] Шаболин М.Л. Оптимизация конструкции и экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния балансира задней подвески вездеходного транспортного средства. Известия Московского государственного технического университета МАМИ, 2020, № 4, с. 92–104.

[10] Болдырев А.В. Топологическая оптимизация силовых конструкций на основе модели переменной плотности. Известия Самарского научного центра РАН, 2011, т. 13, № 1-3, с. 670–673.