基于HyperMeshOptiStruct的燃油滤清器支架结构拓扑优化设计.docx

节选段落一：
基于HyperMesh/OptiStruct的燃油滤清器支架结构拓扑优化设计
陈方远1,2, 曾超1,2，程市1,2，刘伦伦1,2
(1内燃机可靠性国家重点实验室，山东省 潍坊市 261000；
2潍柴动力股份有限公司，山东省 潍坊市 261000)
摘要：本文阐述利用Hyperworks软件中的Optistruct模块对发动机燃油滤清器支架进行减重优化设计。以燃油滤清器支架为例，介绍了拓扑优化方法，经过拓扑优化，在保证刚度满足要求的情况下，减轻支架重量，从而降低成本。


节选段落二：
1 有限元模型的建立与工况分析
1.1 燃油滤清器系统及支架
通过三维CAD建模软件Creo建立起燃油滤清器系统及其支架的几何模型，并将三维模型导入到HyperMesh中建立燃油滤清器的有限元模型，并设置各个零部件的材料属性、约束条件、目标函数及分析工况。燃滤系统的有限元模型及原支架模型如图1、图2所示。
图1 燃油滤清器系统
图2 原燃油滤清器支架
1.2燃油滤清器支架有限元模型的建立
对支架进行有限元建模，采用边长为2的四面体单元，红色为非设计区域，黄色为设计域，板的厚度跟原支架保持一致，都为9mm，在Hypermesh模块下进行有限元建模，具体如图3所示。


节选段落三：
图5 新支架三维图
重量相比原方案减轻0.109kg，减轻12%，模态由原结构的96Hz提高到108Hz，提高12Hz，如图6所示。
图6 模态结果对比
且在该工况下，对燃油滤清器系统施加六向15g静力冲击载荷，各个冲击方向的应力也有一定的优化，与原结构对比数据如表2所示。