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工程描述 圖1 斜流風扇輪轂參數化模型某斜流風扇參數化模型如圖1所示，該斜流風扇的參數化模型共包含輪轂入口和出口半徑、輪緣進出口角度、輪轂和輪緣內部截面線變化、包角變化參數等共15個設計變量。

4.2 輪轂結構尺寸優化 4.2.1 尺寸優化理論概述 尺寸優化（size optimization）是結構優化方法中最為成熟的一種優化手段，結構尺寸優化是在結構形狀確定的情況下，通過調整主要參數，如板厚、梁截面尺寸等，以達到優化結構的目的。

1.結構尺寸優化 根據給定的設計目標和約束，確定結構參數的具體值的優化設計方法。例如，在給定的固有頻率和最大位移的條件下，優化車門的厚度這一結構參數達到重量最輕的目標。 2.結構形狀優化 根據給定的性能指標和約束條件，確定產品結構的邊界形狀或者內部幾何形狀的設計方法。 3.

這與小時級別的基于有限元分析的輪轂強度的建模耗時相比，具有巨大優勢。強有力的輪轂強度數據模型支撐試驗中所得到的輪轂載荷-應力模型的R2指標在0.99以上，這為后續的輪轂結構設計和優化提供強有力的數據模型支撐。相關案例如對完整實施方案或相關軟件感興趣，可以聯系我們或申請軟件試用。

2 應用案例 東風汽車采用漢航Hunter Box硬件和NTS.LAB模態測試分析及輪胎力傳遞率和側向剛度分析軟件，通過試驗方法獲取結構的模態信息、力傳遞率及剛度參數，并與有限元結果進行對比，從而驗證有限元模型的準確性以及可供優化設計的方向。2.1 車輪模態試驗分析 輪轂的約束條件一般有：自由懸掛和柔性支撐。

回到輪轂設計，基于輸入的扭矩、壓力等載荷，AIFEM能把初始的“大餅輪轂”優化成如下形狀，一步到位得到約束下的最優結構。 拓撲優化雖大大降低結構設計的難度，得到的輪轂能保證強度達標。但如何做到足夠好看，與眾不同，就還需要進一步精雕細琢了。 歡迎到天洑軟件官網下載AIFEM，安裝即可試用。內置AI問答助手，隨時解答你的結構設計問題！

從優化結果來看，較優結構趨勢為球鼻艏前伸，收縮截面 優化前后形狀比較（綠色為原始形狀，黃色為優化后形狀） 案例：無人機的外形優化

從優化結果來看，較優結構趨勢為球鼻艏前伸，收縮截面 優化前后形狀比較（綠色為原始形狀，黃色為優化后形狀） 案例：無人機的外形優化

4）葉片進口邊位置和進口部分形狀 葉片進口邊輪轂側向吸入口方向延伸，即采用后掠式的葉片進口邊（進口邊不在同一軸面，外緣向后錯開一定的角度），可使輪轂側液體流能夠提前接受葉片的作用、并增加壓力。 葉片進口邊前伸并傾斜，使得各點的圓周速度不同，一般軸面速度沿進口邊近似均勻分布，則進口邊各點的相對液流角不同。

本案例以某乘用車輪轂為研究對象，應用自主有限元軟件PERA SIM建立輪轂有限元模型，并依據國家標準 GB/T5334-2005《乘用車車輪性能要求和試驗方法》建立仿真工況，完成輪轂的剛度、強度分析，為輪轂的進一步結構優化設計提供了依據。并將計算結果與目前主流的商業軟件比對，驗證了國產自主軟件PERA SIM的高精度計算。

圖3 Donzère小型水電站的進水口渠道的兩種構型下仿真計算的速度場圖在Donzère小型水電站案例下，進行了不同形狀的進水口渠道的仿真計算對比測試，經過反復迭代優化。得到在主河道大多數水力情況下，水頭損失均最小，入口流量最均勻的進水口渠道形狀，如圖4所示。然后通過局部模型來檢查在數值模擬設計出的進水口形狀下，是否會出現水流的周期性振動現象，以此來優化渠道的一些土木工程特性。

在保證不同工況條件下，強度滿足要求的前提下，進一步對創成式生成輪轂造型進行拓撲優化，進行零件減重，減少用料，降低生產成本，提高輪轂相關性能，得到完整輪轂設計方案。 拓撲優化后定制輪轂方案 通過創成式設計、仿真驗證篩選、拓撲優化的定制化輪轂方案 保證了外觀的多樣新穎，滿足不同工況下性能要求，還具備比常規方案更為輕量化優點。

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本案例以實現輪轂電機多學科仿真一體化設計為核心目標，利用參數化仿真、系統集成和數據庫等技術手段來構建集成仿真平臺及其數據管理和交互系統，開發了輪轂電機多學科仿真設計集成平臺，平臺集成了電機電磁場、應力場與溫度場仿真設計模塊，可實現輪轂電機多學科的一鍵式自動化仿真，同時能夠對多學科的輸入輸出數據進行統一的管理。該集成平臺極大簡化了產品的設計流程并提高了設計效率與質量。

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案例研究本項目目標為尋找另一更具成本效益的方式，來解決螺旋槳葉片和輪轂連接處在負重過重時容易碎裂的問題(圖一)。

形狀優化進一步優化零部件結構形狀提升材料效率。 以上包括本田、雷諾、沃爾沃、標志、尼桑、寶馬、雷克薩斯、斯柯達、歐寶等車型開發過程中拓撲優化在結構性能優化中的案例。實際案例：拓撲優化： 針對車身后端包括C、D柱、dog leg區域進行拓撲優化分析，識別結構弱區域。

ANSYS Workbench 拓撲優化新功能案例分享作者：大龍貓 fwz0703@163.com ANSYS最新版的拓撲優化功能又有了新的進步，設置的條件選項方法的不同，導致的結果的不同，下面查看其中幾個案例導致的不同形狀結果1.約束中的subtype設置為housing 設置方法如圖所示，選擇類型housing即可，下方選擇相應的保留面，如圖所示。