1 引言
目前，随着计算机计算性能的提升以及CAE工具的提升，特别是有限元计算技术、拓扑优化技术、参数优化技术、形状优化技术、疲劳寿命分析技术等商业软件的开发和完善，使得CAE驱动设计成为现实。但是传统的CAE软件专业性强，通常需要专门的CAE分析人员进行这项工作。solidThinking Inspire的出现，改变了产品设计师和结构工程师传统的设计方式，使得不是专业从事CAE分析的普通产品设计师也能够快速创建更轻的结构，更好地了解材料的分布规律，并可轻松导入CAD工具。本文以公司战略产品一一大夯能液压履带式强夯机车架为对象，应用solidThinking Inspire，尝试CAE创新设计。得到的新结构强度在全工况下满足要求，车架重量较经验设计轻5.24吨。
2 强夯车架结构设计
2.1车架结构设计
该大夯能强夯机的整体结构如图2.1所示，由工作装置和车架组成，经验设计的车架为箱型结构，重量为12.44吨，如图2.2所示。以单边不动，另一边转弯为初始优化设计工况，在solidThinking Inspire中建立优化设计模型，如图2.3所示，单边转弯工况下，履带架一端固定，简化为车架一侧法兰施加固定约束，履带架另一端施加最大驱动力，等效为在车架另一侧法兰上施加集中力和力矩，载荷工况如图2.4所示，通过优化得到车架材料分布，如图2.5所示。
图2.1 整体结构
图2.2 车架经验设计结构
图2.3 车架Inspire优化设计模型
图2.4 载荷工况
图2.5 车架优化结果
根据Inspire得到的车架材料分布规律，将计算结果导入CAD软件，同时考虑驾驶室、发动机、油箱等其他部件的布局，进行重新设计，如图2.6图示，新结构车架重量较经验设计轻5.24吨。
图2.6 车架新结构
2.2车架强度校核
在吊重和打夯工况下，车架受力较小，而转弯工况下车架受力较恶劣，因此车架在转弯工况下的强度和刚度是关注重点。在OptiStruct中对新结构进行转弯工况下的强度和刚度校核：一侧履带架固定，另外一侧履带架约束竖向位移，动力头处施加最大驱动力。向前转弯工况、向后转弯工况计算结果应力、位移分布如图2.7、图2.8所示。
图2.7 向前转弯计算结果
图2.8 向后转弯计算结果
3 结语
通过solidThinking Inspire和HyperWorks相关软件结合，完成某大夯能强夯机车架结构设计和校核计算，快速地创建了轻巧、可靠、美观的车架新结构，极大提高了设计效率。
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