一種基于cae仿真技術(shù)的碳纖維導(dǎo)流罩優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于CAE仿真技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于CAE仿真技術(shù)的碳纖維導(dǎo)流罩優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著列車運(yùn)行速度的提高，列車與空氣間相互作用加劇，氣動(dòng)阻力隨列車運(yùn)行速度的平方增加，而所需功率隨速度的立方增加。因此，人們開始追求流線型的列車整體外形設(shè)計(jì)。列車的整體流線型設(shè)計(jì)可分為車身的基礎(chǔ)形狀選型、整體流線型設(shè)計(jì)和局部優(yōu)化設(shè)計(jì)3個(gè)階段。前2個(gè)階段往往在新車型設(shè)計(jì)前期發(fā)揮重要作用，而局部優(yōu)化設(shè)計(jì)階段則是在保證車體整體造型風(fēng)格不變的前提下，對車體的局部細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)后期發(fā)揮至關(guān)重要的作用。
[0003]現(xiàn)有的受電弓導(dǎo)流罩存在以下矛盾:
[0004](I)導(dǎo)流罩高度導(dǎo)流罩高度若增加，則受電弓阻力下降、導(dǎo)流罩阻力增加，兩者總體阻力增加或降低需要權(quán)衡；
[0005](2)導(dǎo)流罩坡度若變緩，則受電弓阻力增加，導(dǎo)流罩阻力下降，兩者總體阻力增加或降低需要權(quán)衡，也存在一種最優(yōu)平衡位置；
[0006](3)氣動(dòng)載荷同時(shí)影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，導(dǎo)流罩需要兼顧氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)耦合場之間的相互影響。
[0007]因此受電弓導(dǎo)流罩優(yōu)化問題主要?dú)w結(jié)為空氣動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題，采用碳纖維復(fù)合材料對導(dǎo)流罩進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)，以達(dá)到增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度并減重的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:對導(dǎo)流罩進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，尋求最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。為了解決上述問題，提供一種一種基于CAE仿真技術(shù)的碳纖維導(dǎo)流罩優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于CAE仿真技術(shù)的碳纖維導(dǎo)流罩優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟:
[0010](I)對碳纖維導(dǎo)流罩優(yōu)化設(shè)計(jì)工作進(jìn)行指標(biāo)分解，擬定以受電弓導(dǎo)流罩高度、前展度、厚度為優(yōu)化對象，以受電弓導(dǎo)流罩阻力、強(qiáng)度、質(zhì)量作為目標(biāo)函數(shù)，對碳纖維導(dǎo)流罩進(jìn)行優(yōu)化；
[0011](2)初步擬定碳纖維導(dǎo)流罩的關(guān)鍵設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模；
[0012](3)對步驟(2)中建立的三維試驗(yàn)?zāi)Ｐ投x單元，劃分網(wǎng)格，利用Sculptor
[0013]在受電弓導(dǎo)流罩初始方案網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)外面加上一個(gè)控制域，通過控制域上的控制點(diǎn)坐標(biāo)系的縮放、旋轉(zhuǎn)、平移，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)網(wǎng)格參數(shù)化變形；
[0014](4)對碳纖維導(dǎo)流罩三維試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪┘虞d荷，進(jìn)行導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析計(jì)算，進(jìn)而提取導(dǎo)流罩的應(yīng)力與變形；
[0015](5)通過CAE分析碳纖維導(dǎo)流罩的數(shù)據(jù)模型及計(jì)算結(jié)果，并對多目標(biāo)結(jié)果進(jìn)行判斷，確定最優(yōu)解，如果不是最優(yōu)解，則返回步驟(3)、步驟(4)，開始新一輪尋優(yōu)，如果是最優(yōu)解則停止計(jì)算。
[0016]在仿真計(jì)算三維試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆抡嬷抵?，定義材料參數(shù)屬性。
[0017]本發(fā)明的有益效果是，采用CAE仿真技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，取代了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)判斷和理論強(qiáng)度校核計(jì)算方法，提高了驗(yàn)證分析的效率和準(zhǔn)確性。
【具體實(shí)施方式】
[0018]一種基于CAE仿真技術(shù)的碳纖維導(dǎo)流罩優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟:
[0019](I)對碳纖維導(dǎo)流罩優(yōu)化設(shè)計(jì)工作進(jìn)行指標(biāo)分解，擬定以受電弓導(dǎo)流罩高度、前展度、厚度為優(yōu)化對象，以受電弓導(dǎo)流罩阻力、強(qiáng)度、質(zhì)量作為目標(biāo)函數(shù)，對碳纖維導(dǎo)流罩進(jìn)行優(yōu)化；
[0020](2)初步擬定碳纖維導(dǎo)流罩的關(guān)鍵設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模；
[0021](3)對步驟(2)中建立的三維試驗(yàn)?zāi)Ｐ投x單元，劃分網(wǎng)格，利用Sculptor
[0022]在受電弓導(dǎo)流罩初始方案網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)外面加上一個(gè)控制域，通過控制域上的控制點(diǎn)坐標(biāo)系的縮放、旋轉(zhuǎn)、平移，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)網(wǎng)格參數(shù)化變形；
[0023](4)對碳纖維導(dǎo)流罩三維試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪┘虞d荷，進(jìn)行導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析計(jì)算，進(jìn)而提取導(dǎo)流罩的應(yīng)力與變形；
[0024](5)通過CAE分析碳纖維導(dǎo)流罩的數(shù)據(jù)模型及計(jì)算結(jié)果，并對多目標(biāo)結(jié)果進(jìn)行判斷，確定最優(yōu)解，如果不是最優(yōu)解，則返回步驟(3)、步驟(4)，開始新一輪尋優(yōu)，如果是最優(yōu)解則停止計(jì)算。
[0025]在仿真計(jì)算三維試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆抡嬷抵?，定義材料參數(shù)屬性。
[0026]本發(fā)明采用CAE仿真技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，取代了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)判斷和理論強(qiáng)度校核計(jì)算方法，提高了驗(yàn)證分析的效率和準(zhǔn)確性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于CAE仿真技術(shù)的碳纖維導(dǎo)流罩優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)對碳纖維導(dǎo)流罩優(yōu)化設(shè)計(jì)工作進(jìn)行指標(biāo)分解，擬定以受電弓導(dǎo)流罩高度、前展度、厚度為優(yōu)化對象，以受電弓導(dǎo)流罩阻力、強(qiáng)度、質(zhì)量作為目標(biāo)函數(shù)，對碳纖維導(dǎo)流罩進(jìn)行優(yōu)化； (2)初步擬定碳纖維導(dǎo)流罩的關(guān)鍵設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模； (3)對步驟(2)中建立的三維試驗(yàn)?zāi)Ｐ投x單元，劃分網(wǎng)格，利用Sculptor在受電弓導(dǎo)流罩初始方案網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)外面加上一個(gè)控制域，通過控制域上的控制點(diǎn)坐標(biāo)系的縮放、旋轉(zhuǎn)、平移，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)網(wǎng)格參數(shù)化變形； (4)對碳纖維導(dǎo)流罩三維試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪┘虞d荷，進(jìn)行導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析計(jì)算，進(jìn)而提取導(dǎo)流罩的應(yīng)力與變形； (5)通過CAE分析碳纖維導(dǎo)流罩的數(shù)據(jù)模型及計(jì)算結(jié)果，并對多目標(biāo)結(jié)果進(jìn)行判斷，確定最優(yōu)解，如果不是最優(yōu)解，則返回步驟(3)、步驟(4)，開始新一輪尋優(yōu)，如果是最優(yōu)解則停止計(jì)算。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于CAE仿真技術(shù)的碳纖維導(dǎo)流罩優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于:在仿真計(jì)算三維試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆抡嬷抵?，定義材料參數(shù)屬性。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于CAE仿真技術(shù)的碳纖維導(dǎo)流罩優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，包括(1)對碳纖維導(dǎo)流罩優(yōu)化設(shè)計(jì)工作進(jìn)行指標(biāo)分解，(2)擬定碳纖維導(dǎo)流罩的關(guān)鍵設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，(3)對建立的三維試驗(yàn)?zāi)Ｐ投x單元、劃分網(wǎng)格和實(shí)時(shí)網(wǎng)格參數(shù)化變形，(4)施加載荷，進(jìn)行導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析計(jì)算，(5)對仿真結(jié)果進(jìn)行分析、處理等步驟，采用CAE仿真技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，取代了傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)判斷和理論強(qiáng)度校核計(jì)算方法，提高了驗(yàn)證分析的效率和準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號(hào)】CN104615816
【申請?zhí)枴緾N201510041272
【發(fā)明人】朱陸林, 吳志強(qiáng), 包成棟
【申請人】武進(jìn)高新技術(shù)創(chuàng)業(yè)服務(wù)中心
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月27日