车门开闭耐久仿真分析研究及优化

针对在车门开闭耐久试验过程中,某样车车门出现的焊点疲劳开裂问题,在考虑铰链连接、密封条连接及焊点细化建模的前提下,建立车门开闭耐久仿真有限元模型;根据Miner线性疲劳累计损伤理论,对车门开闭模型进行疲劳仿真分析,找出结构设计的风险点。在此基础上,提出优化方案,进行仿真疲劳寿命预测,最终通过试验验证了优化方案的有效性。提出了一种针对车门开闭耐久试验中焊点开裂的疲劳分析优化方法,可以在产品设计开发阶段,准确地发现问题并快速解决问题,可以缩短开发周期,节省开发费用,具有一定的工程实用价值。     

基于隐式参数化模型的汽车车门结构优化

为实现早期设计阶段车门质量与性能的合理匹配,确定合理的车门结构,本文基于SFE-Concept软件建立某车门隐式参数化模型,以零件尺寸,位置为尺寸优化变量,以零件厚度为厚度优化变量,利用第二代非支配排序遗传优化算法在同一优化流程中进行尺寸与厚度的多目标优化,使得车门一阶模态性能提升12.1%,下扭刚度性能提升14.4%,满足性能目标要求,同时,车门质量与其他性能基本不变。     

兼顾鲁棒性的多目标焊点自适应优化方法

电阻点焊是白车身制造过程中主要的装配工艺手段,其数量和布置会对白车身动刚度和静刚度产生很大的影响,但这两种影响并不总是一致的。因此,在以同时提升动/静刚度为目标的焊点优化中,需要一种能够兼顾动刚度和静刚度的指标,同时还要确保生产中的工业鲁棒性,使焊点设计方案实施效果不会轻易受到焊点制造缺陷的影响。本文中提出了一种以焊点及相邻单元应变能为基础,兼顾动刚度性能和静刚度性能的焊点优化决策指标,并利用该指标,构建了高效的鲁棒性分析方案,从而形成了一种多目标的焊点自适应优化方法,能实现同时考虑多种性能指标和鲁棒性的焊点优化过程。该方法被应用于某款轻型客车白车身焊点的性能优化和鲁棒性分析,并通过试验验证了其有效性。     

基于HyperStudy的多工况铝合金车门尺寸优化

为了实现铝合金车门的轻量化,对铝合金车门的零件进行了尺寸优化.文章以某车型为研究对象,以铝合金车门质量最小为优化目标,扭转刚度和1阶模态频率为约束条件,车门零件的厚度为设计变量,运用HyperStudy的响应面法对铝合金车门的性能进行最小二乘法拟合,最后对车门的零件厚度进行了尺寸优化.经过迭代计算后,铝合金车门的零件厚度得到了优化.虽然车门的扭转刚度和1阶模态略有下降,但铝合金车门质量减少0.43 kg,轻量化效果明显.     

爱丽舍后车门上部及防撞杆处焊点锈蚀、开裂

车型:富康、爱丽舍。故障现象:后车门上部及防撞杆处焊点锈蚀、开裂,如图所示。故障排除:重新加固焊接焊点。操作步骤:1.断开蓄电池正极电缆;2.拆卸后车门密封板、后门角撑内护板;3.用粗砂纸打磨掉焊点及周围的油漆;4.使用8mm三尖钻头在焊点处钻孔清除原焊点;5.使用CO2气体保护焊进行焊接,焊丝规格0.8～1.0mm,焊机的搭铁线连接在车身底部裙边上,不允许使用电焊、氧焊进行焊接。6.冷却15min,焊接处打磨、抛光并进行油漆;7.从后车门开孔处清除焊点后部的氧化物,并使用油漆喷罐喷涂防锈漆(建议使用:3M可喷漆型防撞防锈底漆,代码08833);8.拆卸…     

基于模态方法的车门动态特性研究

基于理论和试验模态分析,对某新开发轿车车门进行了动态特性研究.通过对比车门理论模态和试验模态的固有频率和振型,验证了理论模型的正确性.综合考虑整车激励频率及车门和白车身共振可能性,以车门模态频率为优化目标,各板件厚度为设计变量,优化了车门的动态性能,使车门在增加少许质量和减少下沉量的同时,各阶固有频率值均较好地避开了整车激励频率和白车身固有频率.     

商用车驾驶室白车身焊点缩减拓扑优化研究

为某一商用车驾驶室白车身建立了以固有频率为约束条件,焊点体积最小化为目标的优化模型.利用有限元法进行结构拓扑优化,根据灵敏度分析得到的每个单元对结构性能的贡献来决定有限元单元的保留或删除.通过拓扑优化,驾驶室白车身焊点数目大幅度减少,获得了满足设计要求的焊点的重新分布.对比优化前后仿真分析结果表明,文中所建模型及分析方法是合理而有效的.     

基于径向基函数神经网络的车门轻量化设计

以逆向设计得到的某轻型货车车门为例,探究该车门的轻量化潜能。以参数辨识所得到的关键零部件厚度为输入参数,车门刚度性能和车门质量为输出响应,建立了基于径向基函数(Radial Basis Function,RBF)的神经网络近似模型。在近似模型的基础上,以钣金件厚度为设计变量,车门抗凹刚度和下垂刚度为约束条件,以质量最小为目标,应用模拟退火优化算法实现了车门的轻量化。在保证车门抗凹刚度和下垂刚度性能满足设计要求的前提下,实现减重0.81kg,RBF神经网络近似模型的应用有效缩短了轻量化设计的时间。     

重型卡车车门关闭阻力的分析和优化

重型卡车车门的NVH性能是驾驶室性能的重要内容,车门的关闭阻力和关闭声音品质受到越来越多的关注,文章介绍了影响车门关闭阻力的主要因素,基于理论计算、CAE分析和试验对车门关闭力进行分析,并提出车门关闭阻力优化方案。     

征稿启事

故障现象：后车门锁扣处焊点锈蚀、开裂，如图1所示。     

Reliability-based topology optimization based on bidirectional evolutionary structural optimization using multi-objective sensitivity numbers

Reliability-based topology optimization (RBTO) is used to obtain an optimal topology satisfying given constraints, as well as to consider uncertainties in design variables. In this study, RBTO was applied to obtain an optimal topology for the inner reinforcement of a vehicle’s hood based on bidirectional evolutionary structural optimization (BESO). A multi-objective topology optimization technique was implemented to obtain the optimal topology for two models with different curvatures while simultaneously considering the static stiffness of bending, torsion, and natural frequency. A performance measure approach (PMA) with probabilistic constraints formulated in terms of the reliability index was employed to evaluate the probabilistic constraints. The optimal topology obtained by RBTO was evaluated and compared to that obtained by deterministic topology optimization (DTO). A more suitable topology was obtained through RBTO than DTO even though the final volume obtained by RBTO was generally slightly greater than that obtained by DTO. The multiobjective optimization technique based on BESO can be applied very effectively with topology optimization for a vehicle’s hood reinforcement.     

多功能电动车车架的优化设计

汽车车架作为汽车总成的重要组成部分,其结构设计在汽车总体设计中至关重要。为进一步合理优化车架的性能,提高车辆的轻便性和工作效率,文章以某型多功能电动车车架设计为例,用ANSYS软件进行优化分析,阐述了拓扑优化的设计方法。通过优化,提高了车架的总体性能及材料的利用率。结果表明,该优化设计可以在改善结构性能的基础上实现材料的最优分布,减轻了结构质量,节省了设计成本。其方法可广泛应用于承载机构的优化设计工程。     

基于拓扑优化的车架结构可靠性设计

为了提高某载货车车架的力学性能并减轻重量,将可靠性理论引入车架结构的优化设计。考虑了多种行驶工况的冲击载荷对车架的破坏作用,给出多工况条件下拓扑优化结果,建立满足各总成的布置和实际行驶要求的新设计结构,基于结构可靠性和有限元法对新设计车架的结构参数进行了可靠性优化设计。理论分析和车架的实际应用情况表明,该车架设计合理,说明该优化设计方法进行车架结构设计的有效性和可行性,为结构优化设计提供一种思路。     

基于拉拽安全性能的汽车座椅优化设计

首先,基于国家标准GB14167—2013《汽车安全带固定点》中的座椅拉拽安全性能试验规程对汽车座椅单体进行建模仿真,并经试验验证模型的可靠性。然后,为改善座椅拉拽安全性能并实现轻量化,同时考虑NVH性能对座椅结构模态频率的要求,从概念设计阶段到详细设计阶段,对座椅骨架进行拓扑优化和尺寸优化。在概念设计阶段,通过多个静态载荷模拟座椅在动态载荷下的变形趋势,以静态载荷下的座椅骨架总柔度最小为目标,设计区域体积和1阶模态频率为约束,对座椅结构进行拓扑优化。在此基础上,通过相对灵敏度分析从19个部件中选出10个部件的板厚度作为设计变量,通过哈默斯雷和拉丁超立方采样的试验设计,构建了移动最小二乘法(MLSM)近似模型。以质量和滑轨最大变形量最小为目标,采用多目标遗传算法(MOGA)进行优化求解,获取Pareto最优解。结果表明:在座椅第1阶模态频率不低于19 Hz的前提下,优化后的座椅质量下降了5.7%,滑轨最大变形量减小了16.2%,在改善座椅拉拽安全性能的同时实现了轻量化。     

基于改进图分解法的多材料车身结构优化设计方法

针对概念设计阶段的车身结构轻量化设计,提出了一种可实现车身多材料结构设计的分层迭代优化方法。该优化方法的设计变量中,除常见的板厚、材料外,还包括装配设计中的拓扑连接,以实现“将合适的材料用在合适的部位”的要求。分层迭代优化的第1层以拓扑连接为设计变量,采用图分解和NSGA-II对车身装配拓扑结构进行多目标优化,最大化车身弯扭刚度和1阶固有频率;第2层对板厚和材料进行多目标优化,最小化车身质量和材料成本。最终采用基于模糊集合的评分公式选定综合最优解,实现了考虑成本的车身结构轻量化设计。     

灵敏度分析在铸件优化设计中的应用

在铸件设计时一般都是先经过拓扑优化然后再进行结构设计,但拓扑优化无法得到确定结构的最优尺寸,仅能得到给定边界条件下的基本形式,因此在拓扑优化后如何进行详细尺寸设计对设计者要求较高,有时会设计出很多方案进行强度验证,且这些方案往往不是最优方案。在拓扑优化分析完毕后再加入灵敏度优化技术,可以快速得到满足设计要求且重量最轻结构的详细尺寸,大大提高了设计效率。     

发动机悬置支架模态提升与轻量化设计

发动机悬置支架是动力总成系统中的重要零部件,对于汽车的NVH性能有着重要影响。文章基于某款皮卡车的动力总成悬置车身端支架一阶模态频率不达标的问题,提出优化方案,通过拓扑优化对结构进行减重分析,优化后车身端悬置支架结构不仅模态频率达到了设计要求,还实现了该悬置支架的轻量化设计。计算结果表明了本分析优化方法的有效性,该研究对于车身端悬置支架及车身上其他零部件设计都具有一定的参考意义。     

基于结构优化的混合动力轿车电池包模态特性改进

建立某混合动力轿车电池包结构有限元模型,进行模态分析,根据分析结果对电池包结构进行拓扑优化.参考优化结果,提出了3种优化方案,根据此方案进行结构更改.更改后,结构1阶模态频率提升到24.5 Hz.然后对该结构进行尺寸优化分析,得到最优的厚度分布.最终优化后,电池包结构1阶模态频率由6.4 Hz提升到30.1 Hz,经强度分析验证,新结构满足设计要求.     

基于整体拓扑优化的白车身轻量化设计

传统拓扑优化技术主要集中在单个零部件的减重孔位置以及大小进行优化设计,而忽略整体车身结构的空间优化。本研究针对某微车,在概念设计阶段,通过采用整体拓扑优化技术,着眼整体空间结构,以车身弯曲刚度和扭转刚度作为优化目标,对整体车身结构进行优化设计,得到最优的车身承载骨架,实现整体车身结构的空间布局优化,从而为车身详细设计阶段的轻量化设计提供指导。     

应力约束下车架的结构拓扑优化设计

根据汽车车架的结构及受力特点，建立了汽车车架结构拓扑优化模型，对薄板结构的极限应力分析表明，应力约束下汽车车架结构拓扑优化可用薄板结构尺寸优化方法的数学模型来描述，并用修改的满应力法求解。文中的数值结果表明这个方法是有效的算法。