业务内容：

承包轻量化、强度优化、密封性优化、散热优化等产品设计优化工程

轻量化工程整包→从产品优化设计→cae分析验证→样板加工→开模具→小批量生产，一站式解决方案，各环节衔接更到位。

轻量化工程应用案例：

2021年一款电力设备塑胶产品，从产品优化设计→cae分析验证→样板加工→模流分析与模具设计→模具制造→小批量生产，由我司提供一站式解决方案，产品成功减重15%。国际上经济形势影响，竞争越来越激烈，由此背景下，有很多企业想尽一切办法节省制造成本，其中轻量化就是一个有效的方向，在满足产品各项功能基础上，减轻产品重量，这样就能节省出非常可观的一笔产品材料成本。

轻量化设计项目案例2：：

主要目的：通过结构的最优化设计，在满足性能要求基础上重量最轻化。

轮式挖掘机的铰接杆在于前后连接、支撑各动臂，从而支配挖斗的挖掘、装车等动作。作为连接结构，需要满足刚度、强度、耐久性要求。传统上一般采用保守设计，存在较大的优化潜力。本文通过SIMULIA系列软件对铰链杆进行性能分析，结构优化和参数优化。

步骤一、 有限元分析测试性能

性能分析包括：强度分析和疲劳分析，其中强度分析使用ABAQUS软件，疲劳分析使用fesafe软件进行。

涉及有限元软件：ABAQUS、FEsafe、Tosca、Isight

1.1 强度分析测试条件（按照图所示施加载荷和边界条件。）

1.1.1强度分析结果

从分析结果来看，最大应力发生在后连接轴位置。

1.2 疲劳分析结果

将1.1中ABAQUS强度分析结果导入到fesafe中，载荷正负循环定义为一次。材料为SAE-1025。

从分析结果来看，最小疲劳寿命位置在后连接轴处。

步骤二、无参形状优化

2.1Tosca形状优化：

设计变量：选择疲劳寿命最小的位置处的节点作为形状优化的设计区域

设计目标：疲劳损伤最小

制造约束：相关位置自由度约束

基于疲劳寿命性能进行无参形状优化，优化软件使用Tosca进行。优化过程需要联合ABAQUS和fesafe进行强度和疲劳分析。

2.2无参形状优化分析结果

 通过形状优化分析结果可以发现，当设计区域的节点发生自由形状改变时，设计区域及连接轴位置区域的疲劳损伤在不断下降。形状优化结果可以有效地指导结构疲劳寿命的形状优化。

2.3根据形状优化结果，将结构进行重设计，改善局部应力和疲劳性能。

2.4优化后强度疲劳分析结果

从分析结果来看，疲劳性能提升了~49%。

步骤三、产品拓扑优化

 3.1在产品概念设计阶段，通过正向开发流程，获得创新的结构设计方案。产品轻量化，同时满足性能要求。进而实现仿真驱动设计。本例中以初始设计为参考进行结构优化。

设计变量：设计区域单元密度

设计约束：体积分数≤0.5

设计目标：柔度最小

制造约束：拔模方向，最小成员尺寸，对称约束

3.2模型重构设计建模

3.3模型重构分析结果

 拓扑优化分析获得了优化的传力路径，其中保留的材料体积和该位置所需的结构力学性能是相关的，但拓扑优化解析具有一定的主观性。并且本例中，拓扑优化以最小化柔度为设计目标，以体积分数为设计约束，没有和强度，疲劳等性能直接关联。从重构的拓扑优化模型分析结果来看，强度和疲劳均优于原设计。

步骤四、再次形状参数优化（根据以上分析，结构仍然具有轻量化优化的空间。）

 在拓扑优化分析一节中已经提到，拓扑优化的结果中保留材料的体积是和所需的性能特性相关的，保留的材料体积多，该位置的截面惯量等性能需求高于保留材料少的位置。但对于拓扑结果的解析具有一定的主观影响。因此需要继续基于性能参数优化分析。

4.1优化前后产品对比

4.2优化前后分析结果对比

4.3轻量化设计总结

对铰链杆进行性能分析，结构优化和参数优化。通过探索来进行结构的最优化设计。在满足性能要求基础上进行轻量化优化设计。最终强度性能，疲劳性性得到了提升，减重约52Kg，减重比~30%。

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