轮胎试验台转鼓结构的优化设计

华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2011, Vol. 39 ›› Issue (11): 144-148.

轮胎试验台转鼓结构的优化设计

李世武田晶晶孙文才^†王建武汪海正

吉林大学交通学院，吉林长春 130022

收稿日期:2011-04-26 修回日期:2011-06-13 出版日期:2011-11-25 发布日期:2011-10-03
通信作者: 孙文财(1981-)，男，讲师，主要从事车辆安全综合监控预警技术等的研究．E-mail:swcai@163．com E-mail:shiwu@ jlu.edu.cn
作者简介:李世武(1971-) ，男，教授，博士生导师，主要从事车辆安全综合监控预警技术等的研究．
基金资助:
国家"863”计划项目( 2009AA11Z215) ; 国家自然科学基金资助项目( 50978116)

Optimized Design for Drum Structure of Tire Test Bed

Li Shi-wu Tian Jing-jing Sun Wen-cai Wang Jian-wu Wang Hai-zheng

College of Transportation,Jilin University,Changchun 130022,Jilin,China

Received:2011-04-26 Revised:2011-06-13 Online:2011-11-25 Published:2011-10-03
Contact: 孙文财(1981-)，男，讲师，主要从事车辆安全综合监控预警技术等的研究．E-mail:swcai@163．com E-mail:shiwu@ jlu.edu.cn
About author:李世武(1971-) ，男，教授，博士生导师，主要从事车辆安全综合监控预警技术等的研究．
Supported by:
国家"863”计划项目( 2009AA11Z215) ; 国家自然科学基金资助项目( 50978116)

摘要/Abstract

摘要： 为避免试验过程中转鼓在外界激励下发生共振，首先基于拓扑优化原理，以单元密度作为设计变量、体积缩减50%为约束条件、一阶固有频率为设计目标，对“工”字型转鼓的结构进行拓扑优化计算，得出转鼓的伪密度分布图; 然后基于转鼓拓扑优化分析结果，改进转鼓的“工”字型结构，并对转鼓的结构尺寸进行50 次迭代优化．在转鼓的一阶固有频率高于60Hz 的前提下，取一阶固有频率与总质量比值最大( 0． 053 9) 时的结构尺寸为最优解．优化结果表明: 改进后的转鼓第一阶固有频率为64. 384Hz，较改进前提高了21. 972Hz; 转鼓总质量降低了69. 95 kg．

关键词: 轮胎试验台, 转鼓, 模态分析, 拓扑优化

Abstract:

In order to avoid the resonance of drum under external excitation during tire tests,first,the topological optimization analysis of 工-shaped drum was carried out,with the element density as the design variable,the volume reduction of 50% as the constraint and with the first-order natural frequency as the objective function. Next,the pseudo-density distribution of the drum was obtained,and the 工-shaped structure of drum was modified according
to the analysis results. Then,the structure size of the modified drum was optimized via 50 iterative calculations. Finally,on the premise that the first-order natural frequency was more than 60 Hz,the structure size of drum was taken as the optimum when the ratio of the first-order natural frequency to the total mass reached the maximum 0. 053 9. Optimization results show the total mass of the modified drum decreases by 69. 95kg and first-order natural frequency reaches 64. 384Hz,which is 21. 972Hz higher than that of the original drum.

Key words: tire test bed, drum, modal analysis, topology optimization

李世武田晶晶孙文才王建武汪海正. 轮胎试验台转鼓结构的优化设计[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2011, 39(11): 144-148.

Li Shi-wu Tian Jing-jing Sun Wen-cai Wang Jian-wu Wang Hai-zheng. Optimized Design for Drum Structure of Tire Test Bed[J]. Journal of South China University of Technology(Natural Science Edition), 2011, 39(11): 144-148.

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