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外文翻译：文献一
空调压缩机安装支架设计与分析研究
摘要：车辆成本和燃料效率等参数主要受到车身的重量的影响。按照安全标准，这是非常重要的轻部件的设计。本文介绍了汽车空调压缩机安装支架的优化设计，根据支架设计要求进行拓扑优化研究。通过各种分析方法，这项研究还强调了支架安装失败和优化效果不佳的原因。
关键词：结构拓扑优化，悬置支架，固有频率，有限元分析，设计与非设计域
1.介绍
在设计汽车结构时，要获得更高的刚度和强度，并尽量减少构件的重量是非常困难的。压缩机安装支架是车内安装空调压缩机的支架。安装支架的设计空间，材料使用，支架重量等都会对汽车性能产生影响。
1.1支架类型
A.汽车发动机安装支架
汽车发动机安装支架是用于从后面安装发动机的支架。它是钢制的。支架的大面连接到发动机，而支架的小面与车辆结构连接，以承受负载和振动。由于发动机的振动频率和冲击率较低，其使用寿命也会更高。但如果发动机陈旧或者存在其他车辆结构有关问题，那么发动机安装支架发生故障的可能性很大。支架中的裂纹是由于支架产生的高应力造成的主要失效形式。
B.飞机发动机安装支架
飞机发动机安装支架是一种用作基底构件的支架，该基座构件具有平坦的上表面和从基座表面向上延伸的细长肩部。安装支架包括具有适于支撑构件的上表面和扁平下托架表面的托架构件。底座连接到平面结构，另一部分连接到发动机，它承担了大部分的负载。此支架是由铝金属铸造的。
C.交流压缩机安装支架
压缩机在汽车空调系统中起着非常重要的作用。发动机和压缩机产生的不平衡力会导致结构振动。由发动机支座支撑压缩机以减小振动的支架称为压缩机安装支架。
2.相关工作
G. Phani Sowjanya[3]进行了测试航空电子设备的振动参数研究。振动是航空电子设备失效的最重要的原因。航空电子设备安装到飞机进行高频率振动实验，航空设备和飞机之间由一个固定装置固定。作为军用标准的飞机，它的频率在20Hz到2000Hz范围。一个有效的夹具设计需要考虑适当的信息传输。通过有限元分析，选择合适的振动夹具设计。
Pavan B. Chaudhari[ 4 ]采用三种不同的轻质材料，利用有限元分析优化发动机悬置支架的固有频率。选择的材料是铝，镁和铸铁。使用有限元分析（FEA）和模态分析技术进行评估的发动机悬置支架的模型。结果表明，镁合金具有较高的固有频率，其次是铝合金。采用传统脉冲和周期脉冲的方法来测量支架的固有频率。
Jeong Woo Chang [ 5 ]在概念设计阶段，对静态和动态加载条件下的压缩机支架结构进行拓扑优化分析。与传统的概念模型相比，拓扑优化得出了新的支架结构。分析了一个在振动试验过程中不会失效新的支架结构，并且在耐久性条件下用真实样品进行了证实。
A.Vaidya, S. Yang and J. St. Ville and Marco Cavazzuti and Luca Splendi [6]在他们的技术论文中定义和比较各种优化技术，如拓扑结构、地形地貌、地形测量、尺寸和形状优化。他们已经提出了各种类型的优化的优势和劣势，这确定在要实现的优化类型方面提供了帮助。
Erke Wang[7] [ 7 ]提出了一些分析结果和不同的力学问题的一些测试结果，四面体和六面体单元形状是由模拟的有限元分析。并且对线性静力问题、模态分析和非线性分析进行了比较。
3.支架设计步骤
1）确定引擎的重心位置：它是一个集中整体质量的点，重心位置在色谱分析中是非常重要的。
2）选择各部件的适当位置：根据设计和非设计空间选择支架肋的单个部件的适当位置，发动机安装孔，压缩机安装孔等。
3）选择每个支架的刚度系数：仔细选择每个支架的刚度系数，这将有助于了解组件变形的抵抗力。
4）对支架施加边界条件：边界条件应适用于支架上作用的力。
5）支架优化：通过优化生成支架的优化设计。
6）最终CAD模型的支架：根据设计获得优化后最终由CAD建模。
4．拓扑优化
在设计阶段拓扑优化的概念是非常重要的。这是一个在产品开发的早期阶段，取决于设计师经验的常见习惯设计。通过拓扑优化得到了可靠满意的结果与验证的结构模型。拓扑优化是在定义约束条件的基础上，将初始齐次体积的密度分布达到一定目标函数的一种方法。主要目标函数是最小化体积和位移作为约束和制造约束，如铸造的支架。
最初我们必须收集关于支架上不同载荷的信息。基地支架的结果从测试和有限元分析（FEA）的角度来看，以评估最终优化设计。结构域是由许多长方形穿孔的材料在结构优化的拓扑结构和这些结构在设计领域的材料再现结构刚度最大化。
5．安装支架的有限元分析
有限元分析是工程问题非线性分析的最合适的方法之一。作为几何输入有限元网格所需的有限元分析，网格可以直接导入CAD模型生成。由于CAD模型是一个复杂的几何形状，一些变化，如改变材料，改变网格大小，可以得到更准确的结果。
在此过程中涉及到各种机械相关的有限元分析软件，如AutoCAD，Pro-E，soildedge等大多用于CAD建模的软件和HyperMesh， ANSYS，RADIOSS，optistuct进行网格划分和各种分析软件。
6. 压缩机安装支架结构拓扑优化的案例研究[ 6 ]
安装支架的拓扑优化步骤如下：
（1）定义设计空间
（2）定义优化参数
（3）材料去除和细节设计的过程
当部件处于稳定状态或处于工作状态时，所提供的空间不受任何周围构件的干扰，称为安装支架的设计空间。
- 边界条件
支架被施加作为边界条件的力和约束如下：：
（1）考虑动态条件下支架的重量280n [ 6 ]
（2）考虑动态条件下带张力2800n [ 6 ]
B. 定义优化参数
拓扑优化主要集中在最小化体积而不影响支架强度和支架刚度，参数定义为约束最大容许位移。
C.材料去除和细节设计过程
去除不必要的材料从设计空间30迭代需要[ 6 ]。
从优化的材料分布出发，建立了CAD模型。
从结构拓扑优化过程中我们可以看到，安装支架重量的减轻，不会影响其强度和刚度参数。该过程给出了在考虑设计空间条件下优化的CAD安装支架。
7. 发动机支架有限元分析与固有频率研究[ 1 ]
现有设计有4个孔。一个孔是固定的，剩下的三个孔受到为1000 N的推力，此外还受自重的影响。用于有限元分析的材料是非线性的。有限元模型有6个自由度：沿节点X，Y，和Z方向的线位移和绕X，Y，和Z轴的旋转。
灰铸铁是脆性材料，反映了低固有频率对支架振动特性的影响。从分析结果来看，相比于灰铸铁，铝合金和镁合金是最好的首选，两者的固有频率几乎相同。在这种分析中没有考虑阻尼器的影响。
8．总结
1）本文着重介绍了各种类型的安装支架和不同支架类型的参数，主要关注的是交流压缩机安装支架的车辆。
2）讨论了考虑发动机安装设计参数的压缩机安装支架设计的各种步骤。
3）针对压缩机安装支架的优化设计，研究了结构拓扑优化问题。论文还强调了拓扑优化过程的步骤。
4）为了验证结构拓扑优化的过程，本文对安装支架进行了研究。
5）案例研究证实，结构拓扑优化过程可以最大限度地减少组件的重量，而不会影响其性能，如强度和刚度。所有这些过程是考虑到设计空间的安装支架。
6) 有限元分析的案例研究表明，有限元分析方法的研究和固有频率的各种材料的发动机安装支架。
文献二：
自适应电动温控模具注塑成型系统
摘要：注塑模具的开发和生产过程中的一个基本问题是模具温度条件的控制。注塑中热力学过程的精确研究表明，热电装置可以控制热交换。这样的系统提升了传统冷却系统的性能，也可以作为热处理的独立应用程序。在本文中，作者将展示的研究项目的结果，项目共分为三个阶段，并且研究结果被授予了专利。下面将一一展示测试阶段，原型阶段和工业化阶段。该项目的主要成果是在考虑循环时间和塑料制品的形变的基础上，模具的整体温度调节和快速温度调节。这个应用的提出是注射成型过程中模具温度和产品质量控制的一个里程碑。
关键词：注射成型；模具冷却；热电模块；有限元模拟
- 问题的介绍与定义
模具冷却热电技术的发展（TEM）将推动工业实践，并在带来设计、制造工具和开发工具方面的问题。目前的冷却技术有技术限制。通过有限元分析（FEA）仿真可以定位和预测限制，但不能完全避免限制。不同国家的艺术分析结果表明所有现有的冷却系统不提供可控的足够的的传热能力来满足目前聚合物加工高技术要求。
现在聚合物加工（在缩短生产周期的时间内，并降低成本）只有有限的控热能力。机械和聚合物加工的局限性早以推动了生产优化功能。
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- 注塑工艺中的热过程
塑料加工是基于塑料与模腔之间的热传递。在传热计算应考虑两个主要因素：第一是所使用的能源都符合能量守恒第一定律，二是传热速度。传热分析的基本任务是温度随时间的变化及其在研究系统中的分布，最后取决于系统和环境之间的热传导速度。热传输是基于热传导、对流和辐射。
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- 冷却时间
完整的注塑成型周期包括合模阶段，注射熔体进入型腔，保压压力相位补偿收缩作用，冷却阶段，开模及单方面注射阶段。在大多数情况下，上述所有阶段的最长时间是冷却时间。在注塑成型过程中塑料部分冷却到脱模所需温度的时间被定义为冷却时间。
冷却过程的主要目的是降低理论上不必要的、额外的冷却时间，在实践中，它占到整个周期时间45%到67%。从文献和实验，可以看出，模具温度对注塑时间有巨大的影响，同样对冷却时间（成本）也有着巨大影响。
注射成型过程是一个循环过程，模具温度变化如图1所示，在一个周期内温度随平均值的变化。
2．注塑模具冷却技术
正如已经描述的，已经有几种不同的技术，使用户能够冷却模具。最传统的方法是钻进技术，即在模具中钻孔。冷却介质在这些孔（冷却线路）中流动并带走模具产生和积累的热量。它可以非常方便地建立在具有不同的热导率的材料，其目的是加强对模具中的温度条件的控制。这种方法被称为模具温度控制被动方法。
具有挑战性的任务是创造一个活跃的系统，对于所需的方面，如产品质量或周期时间，它可以改变热条件。这种方法之一是集成热电模块（TEM），它可以改变在模具中的所需性能的热条件。人们通用这样的方法可以控制传热的时间和空间变量，这意味着在模具中温度可以独立地调节整个注塑成型周期。热控制由控制单元完成，其中输入变量由人工输入或注塑成型的输入接收。控制单元通过输出值，监控TEM模块的行为。
2.1．热电模块（TEM）
为满足热处理的要求，TEM模块被集成在模具中。热量之间流动和电气变量的热交换是基于珀尔帖效应。珀尔帖效应的现象广为人知，但它直到现在才应用到注射成型中。TEM模块（见图2）是一个安装在两块陶瓷板之间的Pand Ntype半导体，用来形成冷热电冷点的装置。通过所提供的电流的幅度和极性可以很容易地控制传热的功率。
2.2．模具冷却的应用
应用程序的主要思想是将TEM模块插入作为主传热单元的模腔壁中。
这样的基本组件可以在图3中看到。传统的冷却系统允许热量在模腔的热力学系统中流通，二次热传递就是通过它实现的。
图3中所示的装置包括热电模块（A），它确保模腔的温度可控表面（B）之间的传热。冷却通道（C）通过在模具内提供恒定的温度条件确保二次传热。热电模块（A）通过液体冷却系统（C）起到模具间热源或热传导的作用。以冷却通道作为换热器的二次热操作系统。为了减小可控区的热容量，在模腔（F）和模具结构板（E）之间安装了隔热层（D）。
整个应用程序包括TEM模块，温度传感器和控制整个系统的电子单元。该系统如图4中所示，包括一个输入单元（输入接口）和电源单元（电子和电源单元-H桥单元）。
温度传感器回路信息的输入和电源单元连接到控制单元，此控制单元作为一个执行单元试图强行预定义温带/时间/位置关系。利用Peltier效应，次单元也可用于加热或冷却。二次散热是通过如图4所示换热器的流体冷却介质实现的。该装置是基于目前的冷却技术，作为一个水槽或热源使用。这使得整个循环中的温度，时间和位置得到完全控制。此外，它允许在循环开始和结束的时候，对不同的温度/时间/位置进行控制。上述技术可用于各种要求精确的温度/时间/位置控制的工业生产和科学研究中。
从理论及实际的角度，我们对图3和4所提出的系统进行了分析。理论方面通过有限元模拟进行了分析，而实践应用和初始原型将实际应用中测试。
3.结晶器冷却的有限元分析
目前注塑模具设计的发展包括几个阶段。其中包括冷却系统的设计和优化.目前通过使用有限元软件（moldflow）模拟优化，可以预测冷却系统能力，特别是对塑料的影响。通过仿真模拟，模具设计者可以收集产品流变变形收缩引起的信息以及生产周期信息。
这些热信息通常是准确的，但没有充分的流变材料信息，这将不再可靠。为了实现TEM的热调节的高品质的输入，它需要得到一个在周期时间和整个模具表面和整个模具厚度温度分布图像。因此，需要不同的模拟过程。
3.1．物理模型，有限元分析
因为作者在虚拟环境中进
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