基于代理模型的优化分解碳纤维自行车车架使用.doc

外文资料翻译学生姓名: 王振磊专业班级: 复合材料与工程 1102 指导教师: 候俊先河北工程大学装备制造学院 2015 年3月摘要理想的自行车框架必须是轻量级的,横向和扭转刚性,承受高冲击力并对疲劳失效是可靠的。这些特性可由实际寿命测试。在目前的工作中一个定制的优化软件框架,优化车架的设计相对于 EFB e 标准考虑到骑士的特定需求开发。改进效率的大小和形状优化分解。优化方案的实现基于代理模型的优化方法,实验设计是最佳拉丁超立方体在设计空间的可行的部分了。 2012 爱思唯尔科技有限公司保留所有权利 1. 产品一个理想的自行车车架必须满足的一般特点, 是适用于大多数领域的融合。低体重和高侧向刚度。这两个特点有助于其能量效率。而前者的原因是显而易见的, 一个应用于骑手的力达到最大值后保踏板转化为动力头的扭转刚度。管提供了一个很好的处理, 避免了危险的振动感觉高速度的横向刚度高。但为了舒适, 该框架应吸收振动和冲击的程度要高。能够忍受高冲击力和抗疲劳可靠性故是保障安全的关键。适合一个骑手的身体要求车架是理想的定制或在广泛的尺寸范围。在现代的车架中碳纤维的成功是由于其材料特性,满足上述要求的程度显着是较高的相比经典的材料。它的高刚度重量和强度重量比, 其吸震能力, 可靠性和疲劳失效、腐蚀以及在形成复杂的形状各方面的高性能, 使它的成为理想材料。主要缺点是生产成本高。特别是高成本使目标群体的专业人士和雄心勃勃的业余爱好者。在任何情况下, 一个非常高的标准和要求的优良特性, 使得优化自行车生产成为一个有利可图的生意。大家了解设计与制造的大型公司生产碳纤维自行车车架优化程序, 但很少的信息显示。有限元方法的设计复合材料自行车车架的使用是理论层面但没有信息优化了。这项工作的目的是发展一种新的定制最优为车架的优化设计软件框架。这个框架是寻求能够考虑到骑士的具体要求。有针对性的框架用于越野山地自行车与竞争要求的任何其他的自行车。只装载和靶向特性的变化。这些特性可由真正的寿命测试, 例如通过的 efbe 标准这是根据欧洲标准 EN 14766:2005 它包括两个刚度, 两个静态高, 三疲劳试验。骑手的具体要求, 给出个人欲望和客户的要求量身定制的物理,一个优化框架可以设计几乎立即生产。这需要一个深入和广泛的参数化, 将现有项目的局限性由于内部代码的实现。本公司的代码加上商业软件效率最大化。优化是基于优化的替代手段实现部分。这里最重要的座椅或链的创造保持,避免与轮胎或踏板接触。基本上, 局部形状参数控制的形状和连接的刚性连接管的路径。管的生成方法: 全局形状参数确定的开始位置和结束点的管。现在, 每个管子的样条曲线在一定的时间间隔数评估奈瓦尔给的宽度, 形成截面以及水平和垂直的直线的偏差椭圆的高度。水平和垂直偏差控制椭圆的中心点位置。一定数量的点, 然后在椭圆创建。当所有的一个管神经的位置已被处理, 对各个节点连接线和线是用来创建曲面的有限元网格的生成。上述程序管可以创建具有平滑变化的横截面和弯曲的两个轴的。为了表现被认为是一个变化的控制值在管下面的示例的直管,具有恒定的宽度为 20 毫米,高度 40 毫米截面的影响。评价的号码是 70 。现在的样条的宽度和水平偏差中的控制值的改变。宽度设置为 40 毫米, 水平偏差设置为 50 毫米。将得到的管之前和之后的变化表现。 2. 疲劳的治疗为了保持计算求解的有限元模型,在发展的优化程序应用的可行性, 对疲劳的背景材料的强度的影响, 通过求解静态问题, 说明故障指数( FI )占的约束,包括一个额外的疲劳安全系数, SF 疲劳。一种传真指示是否复合在某一位置的失败。一个设计方案被定义为目标函数的鞍的总和( OSR )和轨道保持刚度( THR )。材料失效的另一个约束类型确保材料不超过其最大强度不允许任何 FIS 的阈值以上。在进一步的限制,保证可行路径的后轮胎, 后轮制动盘, 环链和踏板无阻碍的链或坐垫。这是实现, 通过惩罚节点入侵定义障碍区。用于管的几何形状产生的节点利用构造的限制决定的程度梗阻。每个评价阻塞指数惩罚区域以及框架的几何证明。以上是纯粹的几何约束,因此不需要的有限元模拟的结果进行评估,而只是一种几何检查进行比较有效。。设计变量,必须在优化确定的变量是各管层厚度。他们的方向是确定的隐层, 允许零厚度为五层在不同的角度。此外, 控制值的样条曲线, 它描述的局部形状参数沿每一条自行车车架的分布进行了测定。全球形状参数作为输入参数受潜在的骑手的个别需要。他们被视为输入值, 必须指定在优化和将不被视为设计变量。在优化过程中。在优化的个人愿望和要求的个人需要的影响是双重的。首先, 全球的形状参数, 即帧的关节的位置, 是由物理特性的不同骑手的腿和手臂的长度等。其次, 约束是由个人喜好和使用目的。例