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第7期 杨珏等：基于有限元技术的大型车辆设计方法 .813, 0.076 99.99 (a) 99.90 (b) 0.060 99.00 358 0.045 70.00 鉴 50.00 0.030 30.00 10.00 5.00 0.015 1.00 0.10F 0.0 537 256 272 290 307 327 237 256 272 290 307 327 最大等效应力MPa 最大等效应力MPa 图6方案a最大等效应力的分布情况 Fig.6 Probability distribution of the maximum equivalent stress in model a 0.099 99.99 (a) 99.90- (b) 0.079 99.00 85,8 0.059 70.00 50.00 鉴 30.00 0.039 10.00 5.00 1.00 0.019 0.10 163 172 181 190 199 207 172181190 199207 最大等效应力MPa 最大等效应力MPa 图7方案b最大等效应力的分布情况 Fig.7 Probability distribution of the maximum equivalent stress in model b 参考文献 3确定最终设计方案 [1]Shen Y H.Zang W M,Fan B L.Optimum analysis on steering 前文2.1所述载荷为这类车型的主要载荷，除 rod mechanism of a mine truck based on robust design.I Univ 此之外还有发动机、发电机、油箱等的质量载荷，确 Sci Technol Beijing.2005.27(6):720 (申焱华，张文明，樊百林.基于稳健设计的非公路汽车转向杆 定最终设计前需要将这些载荷加载进行整体模型的 系优化分析.北京科技大学学报，2005,27(6)：720) 验证，经过以上设计过程确定的本车型车架最终设 [2]Chen LZ.Robust Design.Beijing:China Machine Press,1999 计方案自重为9.2t,而目前某一正在大量使用载重 (陈立周.稳健设计，北京：机械工业出版社，1999) 85t车型的车架自重为8.6t,可见本设计方法有效 [3]Chen W.Allen J K.Mavris D.et al.A concept exploration 降低了车架自重，提高了车辆的自重利用系数， method for determining robust top-level specifications.Eng Op- tim,1996,26(2):137 4结论 [4]YuX,Choi K K.Chang K H.Probabilistic structural durability prediction.AIAA J.1998.36(4):628 优化技术的正确使用与否取决于对模型的各种 [5]Kalsi M.Hacker K.Lewis K.A comprehensive robust design ap- 约束的理解.在正确分析载荷与约束的基础上，利 proach for decision trade offs in complex systems design.ASME 用拓扑优化确定最初设计方案，可避免设计时的盲 Design Engineering Technical Conferences.Las Vegas.1999 目性，使后续的优化设计具有更高的针对性；利用参 [6]Yu J.Ishii K.Robust design by matching the design with manu 数优化、概率设计等设计方法，可充分考虑不确定性 facturing variation patterns.ASME Design Auomation Confer ence.Minneapolis.1994:7 因素对设计方案的影响，提高设计的可靠性；多种优 [7]Parkinson A.Sorenson C.Pourhassan N.A general approach for 化方式的合理结合使用可提高设计效率. robust optimal design.Mech Des.1993.115(1):74图6 方案 a 最大等效应力的分布情况 Fig．6 Probability distribution of the maximum equivalent stress in model a 图7 方案 b 最大等效应力的分布情况 Fig．7 Probability distribution of the maximum equivalent stress in model b 3 确定最终设计方案 前文2∙1所述载荷为这类车型的主要载荷除 此之外还有发动机、发电机、油箱等的质量载荷确 定最终设计前需要将这些载荷加载进行整体模型的 验证．经过以上设计过程确定的本车型车架最终设 计方案自重为9∙2t而目前某一正在大量使用载重 85t 车型的车架自重为8∙6t可见本设计方法有效 降低了车架自重提高了车辆的自重利用系数． 4 结论 优化技术的正确使用与否取决于对模型的各种 约束的理解．在正确分析载荷与约束的基础上利 用拓扑优化确定最初设计方案可避免设计时的盲 目性使后续的优化设计具有更高的针对性；利用参 数优化、概率设计等设计方法可充分考虑不确定性 因素对设计方案的影响提高设计的可靠性；多种优 化方式的合理结合使用可提高设计效率． 参 考 文 献 ［1］ Shen Y HZang W MFan B L．Optimum analysis on steering rod mechanism of a mine truck based on robust design．J Univ Sci Technol Beijing200527（6）：720 （申焱华张文明樊百林．基于稳健设计的非公路汽车转向杆 系优化分析．北京科技大学学报200527（6）：720） ［2］ Chen L Z．Robust Design．Beijing：China Machine Press1999 （陈立周．稳健设计北京：机械工业出版社1999） ［3］ Chen WAllen J KMavris Det al．A concept exploration method for determining robust top-level specifications．Eng Optim199626（2）：137 ［4］ Yu XChoi K KChang K H．Probabilistic structural durability predictionAIA A J199836（4）：628 ［5］ Kalsi MHacker KLewis K．A comprehensive robust design approach for decision trade-offs in complex systems design．ASME Design Engineering Technical Conferences．Las Vegas1999 ［6］ Yu JIshii K．Robust design by matching the design with manufacturing variation patterns．ASME Design A utomation Conference．Minneapolis1994：7 ［7］ Parkinson ASorenson CPourhassan N．A general approach for robust optimal design．J Mech Des1993115（1）：74 第7期 杨 珏等： 基于有限元技术的大型车辆设计方法 ·813·