《基于拓扑与形状优化的柴油机机体低振动设计》.pdf

第 48 卷第 9 期 机 械 工 程 学 报
2012 年 5 月 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING May 2012

DOI：.
基于拓扑与形状优化的柴油机机体低振动设计*
杜宪峰 李志军 毕凤荣 张俊红 王 霞 邵 康
(天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室 天津 300072)

摘要：为实现机体的低振动优化设计，在试验验证有限元模型正确性的基础上，采用拓扑优化和形状优化方法，保证不同层
次优化模型的承接性，以机体模态频率和整机振动烈度值作为优化设计目标，采用数值模拟方法对机体进行振动响应分析，
为机体的优化设计识别出机体振动状况分布。以四缸柴油机机体的虚拟样机为设计对象，通过拓扑优化与形状优化得到设计
变量最优解，并综合考虑相关因素确定全部布局和细节设计的最终优化方案。优化结构分析结果表明，优化后各阶模态频率
均得到了提高，同时整机振动烈度值降低了 %，优化后的机体在满足结构刚度和强度条件下实现了机体振动烈度处于安
全区域。研究表明所提出的拓扑优化和形状优化在设计效率和精度都有所提高，在机体的低振动设计中可行且有效。
关键词：机体 拓扑优化 形状优化 低振动设计
中图分类号：TG156
Block Design of Diesel Engine for Low Vibration Level Based on Topology
and Shape Optimization
DU Xianfeng LI Zhijun BI Fengrong ZHANG Junhong WANG Xia SHAO Kang
(State Key Laboratory of Engines, Tianjin University, Tianjin 300072 )

Abstract：In order to achieve a low vibration design of engine block, verify the correctness of finite element model based on the test
method, ensure the undertake of different levels of optimization model using the method of