基于刚度与耐撞性要求的车身结构轻量化研究

以某型轿车为例,综合考虑弯曲刚度及侧面耐撞性能,进行车身结构轻量化研究。为提升计算效率,利用支持向量回归方法建立各项性能指标的近似模型,避免了整车碰撞优化方法计算量大、收敛缓慢的缺点。之后,通过结合自适应过程的优化方法,在保证各项性能要求的前提下,优化车身零件厚度和材料特性参数,从而实现车身结构的轻量化,减轻质量9.1kg,轻量化效果达5.44%。     

基于拓扑优化的纯电动大客车车身骨架轻量化多目标优化设计

为了在满足性能要求的前提下有效降低纯电动大客车车身骨架结构质量,减少客车行驶阻力,节省电耗、提高续航里程,进而提升整车的性能品质和市场竞争力,对客车车身骨架进行了轻量化多目标优化设计。建立了某纯电动大客车车身骨架结构的有限元模型,以客车车身骨架总柔度最小为目标,设计区域的体积为约束条件,设计区域各单元的相对密度作为设计变量,对车身结构的车顶骨架、车底骨架和左右侧围骨架进行了拓扑优化设计,并根据拓扑优化结果提取出了大客车车身骨架的拓扑结构。通过相对灵敏度分析,从21个设计变量中确定出13个对车身骨架性能不敏感但对减重较敏感的设计变量,然后以车身骨架质量M最小、一阶扭转频率Ft和弯曲频率Fb最大作为目标,以弯曲和扭转工况下车身骨架结构的静柔度Cb和Ct小于给定值作为约束条件,以相对灵敏度分析确定出的13个壁厚参数作为设计变量,用尺寸优化方法和多目标遗传算法(MOGA)对大客车车身骨架结构进行了轻量化优化设计,并在4种典型工况下对优化前后的大客车车身骨架结构的静、动态性能进行了分析对比。结果表明:所建立的纯电动大客车车身骨架拓扑优化方法、相对灵敏度分析方法与轻量化多目标优化设计方法有效,在满足大客车车身骨架结构性能要求的前提下,实现减重303kg,减重率为11%,轻量化效果显著。     

改进粒子群优化算法在轿车车身轻量化设计中的应用CSCD

为了提高粒子群优化算法(PSO)寻优过程中粒子种群之间的多样性,提出了一种基于停滞判断准则与粒子速度更新的改进PSO。在寻优过程中,当粒子群优化陷入停滞时,新的速度更新公式将激活,提高粒子种群之间的多样性。通过数学标准测试函数,进行了数学实验,对比改进PSO与标准PSO的优化能力。结合近似建模技术与合理的约束处理方法,将该算法运用到考虑100%正面碰撞工况、40%偏置碰撞工况、侧面碰撞工况、追尾碰撞工况以及顶压溃工况的车身轻量化设计中。结果表明:在全局寻优能力方面,运用改进PSO优化得到的问题解均优于标准PSO。在满足各项结构性能指标的前提下,可减轻质量23.41 kg。这为轿车车身轻量化设计提供了可借鉴的方法。     

基于正交试验的大型客车车身结构多工况拓扑优化研究

建立了某大客车车身骨架结构有限元梁单元模型,并进行了静态工况下的刚度和强度分析.分析结果表明,该客车车身结构局部刚度偏小,应力偏大.通过正交试验得到各子工况最优权重系数组合,以局部大应力区作为拓扑空间,以加权柔度为目标函数,约束拓扑空间的质量分数,进行多工况拓扑结构优化.优化结果表明,在质量略有增加情况下,该客车车身结...     

大客车车身骨架侧面碰撞模拟分析

阐述了汽车碰撞有限元法和接触碰撞系统,模拟了大客车与大客车侧面碰撞,并从骨架结构变形、乘员生存空间、碰撞能量、碰撞速度和加速度方面详细分析了撞击和被撞大客车车身骨架碰撞安全性,提出了提高大客车车身骨架耐撞性的方法.     

基于多胞结构的车身前端轻量化和耐撞性设计

为满足车身轻量化和耐撞性设计的要求,采用材料替换与结构改进相结合的方法对前端进行优化。基于试验验证的整车正面碰撞模型,建立了铝制前端模型并与钢制设计方案进行了耐撞性对比。为提高铝制前端耐撞性能,设计了不同胞数的多胞构型截面,并在三点弯曲和轴向压溃工况下分析其吸能特性。运用多目标优化方法对多胞前端的结构参数进行寻优。结果表明,优化后的铝制多胞结构能在改善整车耐撞性的同时,显著减轻前端质量。     

某车型侧面柱碰车身结构耐撞性优化

为避免某车型侧面刚性柱碰撞中存在的车身结构变形过大,胸部压缩量超标的问题,优化和改进了该车身结构。根据座椅安装横梁、地板严重扭曲,乘员生存空间不足的试验结果,建立车身结构及约束系统侧面柱碰撞模型;根据侧面结构耐撞性的设计原则,变更了车身结构和材料等级。结果表明:优化后车身侧面结构强度得到有效提升,侧柱碰前车门的最大侵入量降低13%,增加了侧面约束系统的缓冲空间,降低了假人胸部的伤害值。因而,这些改进,满足了整车侧面碰撞安全目标。     

基于代理模型的大客车结构动态特性多目标优化

对某全承载式大客车进行了有限元分析,获得其在随机路面不平度输入下的结构动响应,并预测了其车身骨架结构的疲劳寿命.通过采用试验设计和近似方法构造响应面代理模型,对该客车结构的振动加速度特性、疲劳耐久性和车身骨架质量进行了多目标优化,有效降低了计算成本.多目标优化改善了该客车结构的动态特性,减轻了车身骨架质量.     

混合动力城市客车侧围骨架结构的二次拓扑优化设计

以侧围骨架设计区域的质量分数为约束响应,以带权重的多工况下最小整车骨架柔度为目标函数,运用SIMP方法对某款低地板混合动力城市客车的侧围骨架结构进行了详细的二次拓扑优化,并对侧围骨架结构进行了优化设计。相比优化前的侧围骨架结构,车身骨架最大应力值平均下降13.99%,结构减重9.78%,并通过了整车定型实验。     

拓扑优化在白车身概念设计中的应用

将碰撞工况转化为等效的线性工况,并与刚度、耐久性、NVH工况等通过加权应变能的方法组合为优化设计的目标函数,充分兼顾了车身各方面的结构性能.对优化后的拓扑结构进行解读,转化成了工程上可实现的设计方案.实践证明,运用车身拓扑优化方法,既可以保持质量大大提高车身结构性能,也可以保持性能进行车身轻量化设计.本文所做工作属于前者.     

基于侧面碰撞安全性的电动汽车车身结构件轻量化设计

为实现某纯电动汽车车身结构件的轻量化设计,在保证其电池包挤压及连接安全的前提下,通过安装电池包前、后侧面碰撞过程传力特点及结构件变形模式的对比,选出对性能影响较大的结构件,采用灵敏度及主效应分析法确定了所选结构件的材料。选取精度较高的近似模型,采用多目标遗传算法进行优化,以厚度为设计变量、车门最大侵入量和质量为优化目标、门槛侵入量等为约束条件,获得了最优轻量化方案。     

基于刚度的某客车骨架灵敏度分析与结构优化

建立某电动客车整车骨架有限元模型,进行车身结构的弯曲刚度和扭转刚度有限元计算;然后进行车身弯曲刚度、扭转刚度及质量对构件厚度的灵敏度分析,依据灵敏度分析结果,优化车身构件厚度,提高车身骨架结构的扭转刚度和弯曲刚度,同时质量不增加。     

基于正交实验法的车身侧面碰撞性能优化

建立车身有限元模型进行仿真分析。输出B柱加速度曲线并与实车侧面碰撞结果对标,使有限元模型能够表征物理样车,仿真结果具有可信性及预测性。进行CAE侧面碰撞仿真,采用正交试验法分析车身侧面结构中的7个零件,考核各零件对车身侧面碰撞性能指标的影响,寻找出对车身侧面碰撞性能影响较大的零件及区域。进行优化设计,利用CAE仿真手段来验证优化方案。结果表明:通过该方法,能够判断对车身侧面碰撞性能影响较大的零件和区域,以及影响因子。能够快速、合理、有针对性的进行车身结构优化,达到优化目标。     

基于正交实验法的车身侧面碰撞性能优化

建立车身有限元模型进行仿真分析.输出B柱加速度曲线并与实车侧面碰撞结果对标,使有限元模型能够表征物理样车,仿真结果具有可信性及预测性.进行CAE侧面碰撞仿真,采用正交试验法分析车身侧面结构中的7个零件,考核各零件对车身侧面碰撞性能指标的影响,寻找出对车身侧面碰撞性能影响较大的零件及区域.进行优化设计,利用CAE仿真手段来验证优化方案.通过该方法,能够判断对车身侧面碰撞性能影响较大的零件和区域,以及影响因子.能够快速、合理、有针对性地进行车身结构优化,达到优化目标.     

城市公交客车车身结构拓扑优化设计

根据某城市公交客车初步确定的造型和总布置的要求,为了能在车身的概念设计阶段获得该客车车身骨架的合理布置方案,在车身结构设计中引入了拓扑优化的设计方法,并且将该优化结果应用于指导设计。利用有限元分析软件Hyperm esh建立客车的拓扑优化的有限元模型,并且在其优化模块Optistruct中,采用变密度法和线性加权法,研究了多工况条件下城市公交客车车身结构的拓扑优化问题。根据得到的拓扑优化结果,同时充分考虑实际的装配和性能要求,完成城市公交客车车身骨架的初步布置。在此基础上,进行进一步的尺寸优化,得到满足设计要求的城市公交客车车身结构。拓扑设计得到的结果可为12 m的城市公交客车的车身骨架布置提供参考。     

全承载式大客车车身结构多目标优化

建立了全承载式大客车车身骨架的有限元模型,对车身骨架结构进行了振动模态和静力学分析.然后对车身骨架结构进行设计参数灵敏度分析,得出车身骨架扭转刚度和一阶扭转频率对各部件设计参数的灵敏度.在此基础上,以车身骨架杆件厚度为设计变量,通过两阶段结构优化设计,在整车骨架质量增加很少的条件下,提高了整车结构的扭转刚度和一阶扭转频率值;同时,一轮悬空工况下的整车结构应力峰值明显下降,应力分布更加均匀,整车骨架结构设计更为合理.     

微型电动车非承载式车身轻量化研究

介绍某微型电动车非承载式车身骨架的研制过程,包括应用拓扑优化方法确定骨架结构的空间布置,以及应用普通机械优化方法确定合理的梁截面尺寸.进行了非承载式骨架车身悬置的设计和分析,并通过对包括该骨架式车身的整车进行碰撞仿真分析,改进了车身骨架结构.     

含柔性接头的车身薄壁梁骨架结构概念设计方法研究

为了缩短车身结构设计周期,提高薄壁梁骨架模型的建模效率和求解精度,提出了含柔性接头的车身薄壁梁骨架结构概念设计方法。首先,通过详细有限元模型求解接头各分支不同方向的弯曲刚度;然后,将刚度特性赋给弹簧单元模拟梁单元连接位置的柔度;最后,开发相应的建模与分析软件。通过比较详细模型与梁骨架模型的弯扭刚度和自由模态,验证了含有柔性接头的梁骨架模型的有效性,该模型的应用可提高车身结构的正向设计效率。     

概念车身梁截面厚度优化设计

为了实现在概念设计阶段优化设计车身复杂梁截面厚度,建立了梁截面几何属性和PSO优化算法,并基于UG/OPEN平台开发了梁截面设计和梁截面厚度优化模块,实现了多约束条件下车身梁截面厚度的优化设计。针对某一具体车型进行了概念车身梁截面厚度优化设计,使优化目标车身质量实现了轻量化,同时改善了模型弯曲刚度和扭转刚度。     

基于电池保护的侧面柱碰工况下车身结构优化

纯电动车型在发生碰撞时需要考虑对电池的保护,侧面柱碰工况由于柱子接触面远小于壁障,对电池的保护难度远大于前碰和后碰。文章通过研究,制定了柱碰工况下对电池保护的量化指标,识别出半填充挤压铝门槛、“圆管式”四号梁和承载力电池包的方案概念,通过提升管子厚度和曲率,优化挤压铝壁厚和加强筋位置,提高了车身侧面结构整体强度,降低侵入量,提升电池包的安全性能。