1 引言
目前，隨著計算機計算性能的提升以及CAE工具的提升，特別是有限元計算技術、拓撲優化技術、參數優化技術、形狀優化技術、疲勞壽命分析技術等商業軟件的開發和完善，使得CAE驅動設計成為現實。但是傳統的CAE軟件專業性強，通常需要專門的CAE分析人員進行這項工作。solidThinking Inspire的出現，改變了產品設計師和結構工程師傳統的設計方式，使得不是專業從事CAE分析的普通產品設計師也能夠快速創建更輕的結構，更好地了解材料的分布規律，并可輕松導入CAD工具。本文以公司戰略產品一一大夯能液壓履帶式強夯機車架為對象，應用solidThinking Inspire，嘗試CAE創新設計。得到的新結構強度在全工況下滿足要求，車架重量較經驗設計輕5.24噸。
2 強夯車架結構設計
2.1車架結構設計
該大夯能強夯機的整體結構如圖2.1所示，由工作裝置和車架組成，經驗設計的車架為箱型結構，重量為12.44噸，如圖2.2所示。以單邊不動，另一邊轉彎為初始優化設計工況，在solidThinking Inspire中建立優化設計模型，如圖2.3所示，單邊轉彎工況下，履帶架一端固定，簡化為車架一側法蘭施加固定約束，履帶架另一端施加最大驅動力，等效為在車架另一側法蘭上施加集中力和力矩，載荷工況如圖2.4所示，通過優化得到車架材料分布，如圖2.5所示。
圖2.1 整體結構
圖2.2 車架經驗設計結構
圖2.3 車架Inspire優化設計模型
圖2.4 載荷工況
圖2.5 車架優化結果
根據Inspire得到的車架材料分布規律，將計算結果導入CAD軟件，同時考慮駕駛室、發動機、油箱等其他部件的布局，進行重新設計，如圖2.6圖示，新結構車架重量較經驗設計輕5.24噸。
圖2.6 車架新結構
2.2車架強度校核
在吊重和打夯工況下，車架受力較小，而轉彎工況下車架受力較惡劣，因此車架在轉彎工況下的強度和剛度是關注重點。在OptiStruct中對新結構進行轉彎工況下的強度和剛度校核：一側履帶架固定，另外一側履帶架約束豎向位移，動力頭處施加最大驅動力。向前轉彎工況、向后轉彎工況計算結果應力、位移分布如圖2.7、圖2.8所示。
圖2.7 向前轉彎計算結果
圖2.8 向后轉彎計算結果
3 結語
通過solidThinking Inspire和HyperWorks相關軟件結合，完成某大夯能強夯機車架結構設計和校核計算，快速地創建了輕巧、可靠、美觀的車架新結構，極大提高了設計效率。
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