The article is devoted to increasing the topology optimization efficiency based on the finite element method in the design of vehicle parts by reducing the number of load cases. To achieve this, an analysis of the influence of various methods of automated load selection was carried out. As an example, the design of a steering knuckle for an all-wheel drive unmanned transport and technological vehicle with a gross weight of 800 kg is presented. The results of the verification calculations confirm that it is sufficient to use only a limited number of load cases, which are decisive, to obtain the optimal power circuit. The proposed method allows to speed up the topological optimization process more than twice when minimizing compliance, in addition, halving the number of load cases with stress constraints reduces computational time by 2.6 times. The obtained results can be used in the design of highly loaded parts of minimum mass for vehicles.
Рассмотрена задача повышения эффективности топологической оптимизации на основе метода конечных элементов при проектировании деталей транспортных средств путем уменьшения количества расчетных случаев. Для этого был проведен анализ влияния различных методов автоматизированного выбора нагрузок. В качестве примера рассмотрено проектирование поворотного кулака полноприводного беспилотного транспортно-технологического средства полной массой 800 кг.
Результаты проверочных расчетов подтверждают, что для получения оптимальной силовой схемы достаточно использования лишь ограниченного количества расчетных случаев, которые являются определяющими. Применение предложенной методики позволяет ускорить процесс топологической оптимизации более чем в 2 раза при минимизации податливости, а уменьшение количества расчетных в 2 раза при ограничении напряжений снижает временные затраты в 2,6 раза. Результаты работы могут быть использованы при проектировании высоконагруженных деталей минимальной массы для транспортных средств.