基于参数化白车身的前纵梁响应面优化设计

以前纵梁为研究对象,基于SFE Concept参数化白车身模型,对正面100%刚性墙碰撞下的整车耐撞性能进行数值模拟和优化设计。文中引入"分析驱动设计"的理念,综合考虑有效加速度、效率、侵入量等多个评价指标,对纵梁的截面、厚度、长度等参数进行DOE实验设计并建立数学模型,总结各设计变量对碰撞性能的影响规律,最终得到纵梁的最优化设计,提高了整车的耐碰撞性能。     

车身结构件轴向压溃性能的截面优化

针对车身被动安全设计中前纵梁耐撞性能开发,建立了描述轴向压溃性能的关键截面参数以及优化模型,研究了截面几何参数与前纵梁最大碰撞力和吸能量之间的关系,并将轻量化作为设计目标。为了提高优化结果的鲁棒性,在自主开发的优化求解器中集成了罚函数法并结合遗传算法,通过对LS-DYNA求解器的调用,实现了针对梁截面几何特征的参数化设计及优化,提高了耐撞性能。     

基于分析驱动设计的封闭白车身轻量化多目标优化

本文旨在进行基于分析驱动设计的封闭白车身轻量化多目标优化。首先建立隐式参数化封闭白车身模型,以快速实现有限元模型的变化与更新。进而对生成的有限元模型进行模块化设置。结合参数化模型和模块化设置实现了封闭白车身后台全自动运算的功能。以封闭白车身质量最小、扭转刚度最大为目标,车身1阶弯曲模态、弯曲刚度和弯扭工况强度为约束,板件厚度、主断面位置和主断面形状等54个参数为设计变量,采用NSGA-Ⅱ算法,对封闭白车身进行轻量化多目标优化。优化算法根据性能梯度变化和相应的搜索功能实现了"分析驱动设计"的理念。优化结果表明,封闭白车身质量降低32.41kg,轻量化率达7.63%。除白车身静态弯曲刚度降低0.74%之外,其他性能均得到提升,最大的改善率为2.69%。     

基于全参数化模型的白车身多学科设计优化

在某车型前期开发中,引入"分析驱动设计"的理念,建立了隐式全参数化白车身模型,并根据整车的空间布置,设定了车身架构关键参数的有效变化范围;通过试验设计建立近似模型,分析了白车身架构关键参数对刚度、模态和被动安全性的影响;最后进行整车优化,获得了满足刚度、模态和被动安全性能等多学科性能要求的前期白车身架构。     

基于Morph网格变形方法的白车身模态优化

白车身模态是影响汽车振动噪声性能优劣的重要因素,在车身CAE仿真设计阶段,白车身模态频率是最为重要的优化指标.以白车身前端横摆模态性能优化为例,通过灵敏度分析确定关键结构位置,利用Morph网格变形方法将关键结构的截面参数化,采用序列二次规划算法进行数值迭代优化;经过12步迭代,白车身前端横摆模态频率提升3.06 Hz,同时1阶弯曲模态、1阶扭转模态和白车身重量3个响应得到了有效的约束控制;结果表明,该方法可以对白车身模态性能实现高效、有针对性的优化设计.     

基于正向开发流程的车身轻量化设计

从概念设计阶段开始,通过隐式参数化建模的方法建立一个全参数化白车身模型,采用分步优化设计的方法,在保持对整车性能控制的同时,使轻量化设计贯穿整个过程。在不同阶段分别针对整车模态、弯扭刚度、碰撞性能和质量等指标进行优化。先后经过结构拓扑优化、车身尺寸优化、局部形状优化、零件厚度优化、碰撞性能优化,最终得到车身多个性能均满足要求时的最佳车身尺寸和轻量化方案。     

客车车身结构概念设计中的优化分析

在客车车身结构概念设计阶段，进行结构分析和优化设计，可以在车身结构设计初期使车射满足整车性能指标的同时，选择最佳的车身结构布置形式和最优的车身结构件截面形状，从而减轻车身自重，避免设计过程的反复，缩短车身的开发时间，降低开发费用。本文对客车车身结构概念设计中的结构优化分析进行了总结，并对以CCJ6100型大客车为例进行了优化分析。     

早期开发阶段白车身轻量化方法研究

为满足车身轻量化需求,提出一种在开发早期阶段进行白车身轻量化的方法,以控制车身性能与质量。通过考虑多工况下的白车身载荷传递路径,布置车身结构形式;结合隐式参数化建模技术,搭建全参数化白车身模型,从结构替换寻优方面提升车身性能,从断面尺寸优化及零部件厚度优化方面降低车身质量。通过在某SUV车身设计中应用此方法,在确保模态刚度性能满足要求的前提下,实现车身减重27kg,为白车身后期的详细设计提供了合理的基础结构。     

车身薄壁梁结构刚度特性的仿真研究

将车身薄壁梁截面参数对其弯曲刚度和扭转刚度的影响进行定量分析和性能优化意义重大.以车身薄壁梁的刚度质量系数SME作为评价指标,通过对典型闭口和开口截面梁的分析,得到了薄壁梁截面参数与SME的解析表达式.利用HyperMesh软件进行有限元仿真计算,对定量化表述的理论公式进行了验证,并提出基于刚度特性优化的薄壁梁截面设计...     

EWL组合近似模型在铝车身轻量化优化中的应用

以铝车身为研究对象,基于详细接头建立了铝车身参数化概念模型,其与车身详细模型的误差控制在15%以内,满足工程开发要求。采用相对灵敏度分析法筛选出铝车身的8个关键断面作为设计变量。提出EWL组合近似模型;运用最优拉丁超立方设计（Optimal Latin Hypercube Design,OLHD）采样法分别建立基础性能的KRI、响应面法（Response Surface Methodology,RSM）、径向基函数（Radial Basis Function,RBF）法、反比例平均化（EI）法、启发式计算（EG）法和EWL组合近似模型,通过对比分析误差评价指标得出EWL组合近似模型具有最优的拟合精度和稳定性。综合运用EWL组合优化模型和组合优化算法,即全局自适应模拟退火算法（Adaptive Simulated Algorithms,ASA）和梯度序列二次规划（Non-linear Programming by Quadratic Lagrangian,NLPQL）法的组合优化策略对参数化概念铝车身模型进行轻量化优化。结果表明,在4项基础性能不降低的情况下实现铝车身质量减轻6.7 kg...     

车身钣金件形貌设计优化

分析了车身钣金件加强筋的设计原理,并从静刚度、模态、应力分布及安全强度等方面全面分析了车身不同区域加强筋的优化目标。通过CAE形貌优化及参数化尺寸优化的方法找到最优的加强筋初始设计方案,在此基础上再通过详细考虑制造工艺等特点得到加强筋的最终设计方案。     

基于分析驱动设计的参数化白车身前端结构轻量化多目标优化

利用SFE-CONCEPT建立了车身前端的隐式参数化模型并与车身后部的有限元模型组合成白车身模型,采用模块化方法将各分总成组成整车模型。对整车模型进行正撞安全仿真并与实车试验进行对比,验证了整车正撞安全仿真的有效性。通过编辑批处理脚本文件提取加速度峰值等正撞安全参数,真正体现"分析驱动设计"的理念。选择参数化白车身前端6个形状变量和7个板件厚度作为轻量化优化的设计变量,试验设计选用优化拉丁超立方算法生成样本点,实现Kriging近似模型的自动生成和精度验证。采用第二代非劣解排序遗传算法(NSGA-II)进行优化,得到妥协解集,最终选取白车身前端质量最小的妥协解作为优化解。优化后白车身前端质量减轻7.02%。轻量化优化后其性能基本不变,左右侧加速度峰值分别降0.99%和1.31%,左右侧加速度平均值分别增大15.41%和8.67%,车门变形量有増有减,最大变化率为10.6%。     

基于隐式参数化模型的白车身轻量化设计EI北大核心CSCD

本文在白车身概念设计阶段引入"CAE驱动设计"的思想,采用SFE-CONCEPT建立了某轿车白车身隐式全参数化模型,通过与经验证的有限元模型进行性能分析对比,验证了所建参数化白车身模型的有效性。采用逐步优化方法,结合白车身性能匹配补充轻量化设计的思想,在最大限度地满足白车身静、动态各项性能要求的前提下,获得白车身轻量化设计方案。优化前后白车身性能对比结果表明,在白车身弯曲和扭转刚度变化不大(分别下降0.2%和0.6%)情况下,车身整体长、宽和高分别增加了15,13和9mm,车身1阶弯曲和1阶扭转模态频率分别提高了5.6%和9.2%,车身质量减轻了19.9kg,轻量率达5.76%,取得了明显的轻量化效果。     

车身钣金件形貌设计优化

分析了车身钣金件加强筋的设计原理,并从静刚度、模态、应力分布及安全强度等方面全面分析了车身不同区域加强筋的优化目标.通过CAE形貌优化及参数化尺寸优化的方法找到最优的加强筋初始设计方案,在此基础上再通过详细考虑制造工艺等特点得到加强筋的最终设计方案.     

基于隐式参数化模型的车身结构优化设计

引入隐式参数化模型的概念,并结合有限元网格自动生成技术,对车身模型各项特性参数进行有效设置,可实现运算过程无须人工干预的优化循环,对车身结构进行形状与拓扑优化。以某车型为例,对前保险杠与碰撞盒组成的系统结构进行了基于耐撞性能的优化。优化后结构对于增强车身耐撞性效果明显。     

Research and Implementation of Beam Section Optimization for Vehicle Body Lightweighting

为在车身概念设计阶段优化薄壁梁的截面,提出了截面几何属性算法和截面形状比例向量控制法;在自主开发的车身概念设计系统VCD_ICAE中,开发了截面辅助设计模块和截面优化模块;在此基础上,运用PSO优化算法,进行了多约束条件下车身梁截面厚度和形状的优化;实现了车身的轻量化.     

汽车侧面碰撞B柱结构参数化优化分析

通过"参数化+试验设计"的组合优化方法,对某车型的热成型连续变截面板(TRB)的B柱结构进行侧面碰撞性能优化设计。通过调用脚本文件的方法,实现B柱结构各个设计变量的参数化,之后通过试验设计分析,获取最优方案。该优化方案在侧面碰撞中保持良好的结构完整性,同时也满足车身结构轻量化的要求。     

汽车后副车架轻量化概念设计方法研究

在汽车结构概念设计阶段,将拓扑优化技术与隐式参数化建模相结合,并引入截面形状控制方法,用以实现产品结构-材料-性能一体化优化设计。第1步,对后副车架进行综合目标拓扑优化。第2步,建立隐式参数化模型,采用截面形状控制方法选择零件形状、位置、厚度和材料等36个参数为设计变量,以质量最小、第1阶模态频率最高为目标,硬点刚度和前3阶模态频率为约束,进行多目标优化。结果表明,在满足后副车架性能目标的条件下,质量减轻2.41 kg,其轻量化率达14.5%。     

考虑气动阻力和横风稳定的汽车车身多目标优化设计

综合考虑了气动阻力特性和横风稳定性,对车身外形参数进行了多目标自动优化设计。综合利用参数化建模技术、计算流体力学(CFD)仿真、试验设计方法、响应面模型和智能优化算法,集成Pro/Engineer参数化建模和ICEM网格划分工具以及Fluent仿真软件,在多学科优化平台modeFRONTIER上,搭建了一种自动优化设计流程。利用该流程,基于遗传算法(GA)对MIRA快背式模型车身几何外形进行了改型设计,得到了考虑车身气动阻力特性和横风稳定性的最优权衡设计解集。该结果使得气动阻力因数降低了5.2%,侧向力因数降低了5.8%。因而,实现了车身气动阻力和横风稳定性的多目标优化。     

基于CAE技术的某后座椅中间安全带NVH性能设计研究

以CAE技术驱动的汽车产品性能设计,已经成为当前世界汽车设计的关键核心技术手段。以某车型出现的后座椅中间安全带拉拽噪声的性能问题以及其分析、解决过程,描述基于CAE技术驱动的性能设计的重要性。基于大型通用前、后处理软件HYPERWORKS以及其计算求解器,完成了其噪声源的分析及优化改进方案的提出及分析工作。并通过部分实验数据验证了CAE优化、改进方案的效果。