拓扑优化发动机连杆

  背景：随着能源问题的日益严重，从降低燃油消耗的角度来看，汽车需要发展为轻型汽车，其中发动机轻型汽车已成为汽车发展中不可忽视的问题。考虑到发动机的轻量化，必须优化其主要部件，以减少体积和质量。连杆作为发动机中较为复杂的部件之一，其重量轻、强度高已成为发动机设计的突破性目标。

  1.建模

  由于发动机连杆是对称结构，本报告采用1/2模型分析连杆的受力，优化其结构。

  2.Hypermesh网格划分

  将模型切成六面体网格，其中绿色部分为优化部分。

  3.受力分析

  首先，在模型蓝色区域生成REB，作为约束和应力点;然后，在模型上施加约束和应力，在连杆红色部分的上表面施加Y方向约束，在大头上施加约束和应力REB在小头上施加固定约束REB施加力。

  4.拓扑优化

  1)在optimization面板下，选择topology，创建设计变量，选择类型PSOLID，属性选择(3)创建的属性;

  2)在responses在面板下，创建一个staticstress响应,node选择连杆大头与小头连接梁之间的节点，prop选择分析前的红色网格部分，同样，创建一个volume总体积响应;

  3)在dconstrains面板下，约束(2)staticstress响应，在upperbound栏打钩，设置值为500，response选择dresp1、选择荷载条件_COMRE_CASE.SC1、完成约束创建;

  4)在objective面板下，response选择(2)中创建的体积响应min小化;

  5)求解完成后，可以查看优化结果，首先检查右端节点位移是否满足(3)的约束要求。

  与优化前的模型相比，连杆大头和小头之间的体积明显减小，整体大应力为502.3Mpa，比预期应力500Mpa稍大，超过2.35%。这种优化方法可以作为进一步优化连杆的参考，以满足所需的条件，降低质量，增加强度。