基于HyperWorks白车身灵敏度分析及结构优化

摘要：以白车身钣金件厚度为设计变量,以白车身质量最小为目标,以白车身扭转刚度不低于原有结构的扭转刚度为约束函数,得到扭转刚度对各板件厚度的灵敏度,通过调整板件厚度,对白车身结构进行优化。优化结果表明,在扭转刚度性能略有提高的情况下实现了减重目标。     

白车身模态与静刚度关联性的研究——扭转

在乘用车整车NVH（噪声、振动与声振粗糙度）性能的开发过程中,白车身的弹性体模态与静刚度是衡量车身结构特性的两个重要指标。文中阐明了白车身模态与其扭转刚度的关系,以某小型乘用车白车身为例,通过模态试验数据计算得出各主要模态所对应的白车身扭转柔度、扭转柔度贡献度,进而得到其扭转刚度,并与刚度试验结果对比,验证了白车身模态与扭转刚度的数学关联性,为新车型开发阶段综合控制车身重量、优化模态分布和扭转刚度提供参考。     

基于白车身结构刚性化的结构灵敏度分析

白车身的刚度是影响整车NVH性能及操纵性的重要评价指标,通过结构灵敏度分析可获得最优的白车身结构刚度设计,而通过利用CAE分析对局部模型刚性化后的白车身刚度、模态性能变化计算结构的灵敏度是一种有效的结构优化参考方法。     

基于灵敏度分析的轿车车身质量优化研究

以某型轿车为例,建立车身有限元分析模型,对模型进行了试验验证。综合考虑零件厚度对车身质量与刚度的影响,利用灵敏度分析方法确定优化设计变量。以白车身质量最小为目标函数,在保证车身刚度和模态性能的前提下,进行车身质量优化。在车身质量减轻了6.25%的同时,车身刚度和主要模态频率也获得了不同程度的提高。     

轿车白车身隐式全参数化建模与多目标轻量化优化

利用SFE-Concept参数化设计软件,建立了某轿车白车身隐式全参数化三维几何模型,在此基础上建立了参数化白车身的有限元模型,计算分析了其低阶固有振动特性和白车身的扭转与弯曲刚度,并通过试验验证了分析结果的有效性。利用相对灵敏度分析方法选出66个白车身零件板厚作为轻量化设计变量,以白车身的总质量、扭转和弯曲刚度为优化目标函数,白车身的1阶弯曲和1阶扭转模态频率为约束条件,利用遗传优化算法对白车身进行了多目标轻量化优化。结果表明,轻量化后的白车身1阶扭转频率和1阶弯曲频率的变化均小于1%,虽然扭转刚度降低了4.5%,弯曲刚度降低了1.8%,但仍满足设计要求。而在不改变用材的情况下,白车身总质量降低了19.4kg,即减轻了6.4%,取得了明显的轻量化效果。     

基于自由尺寸优化的车身结构嵌件优化设计

为研究车身结构嵌件对白车身扭转刚度的影响,基于白车身扭转刚度仿真分析模型,首先通过自由尺寸优化方法找到结构嵌件在车身关键接头的嵌入位置,再用工程塑料内外饰零件的建模方法设计嵌件骨架结构,然后再次通过自由尺寸优化方法对嵌件骨架进行结构优化和轻量化,从而得到兼顾白车身扭转刚度和重量的嵌件结构。仿真分析结果表明:白车身在重量仅增加0.4%的情况下,扭转刚度提升5.5%,整体一阶扭转模态频率提升5.9%。     

基于线框模型的白车身刚度定性仿真

提出一种参数化白车身线框几何模型的构建方法,基于此线框模型快速建立白车身刚度计算有限元模型,实现了概念设计阶段白车身刚度的定性评价.以某白车身为例,计算了概念设计阶段定性仿真模型与详细设计阶段定量仿真模犁的弯曲刚度和扭转刚度.计算结果表明,概念设计阶段和详细设计阶段的弯曲刚度与扭转刚度值均在相差10%左右.     

车身轻量化系数在重型载货汽车车身开发中的应用

介绍了重型载货汽车白车身轻量化系数的优化方法——提高白车身的静态扭转刚度和减轻白车身质量,并详细论述了二者的优化方法,即通过优化拓扑、车身局部结构和接提升了白车身静态扭转刚度,通过应用高强度钢板和降低顶盖外板料厚度实现了车身质量的减轻,最终使车身轻量化系数得到很大提升。     

轿车白车身扭转刚度的有限元建模与实验分析

阐述了应用Ansys有限元分析软件对轿车白车身扭转刚度的模拟分析计算方法，运用自制白车身刚度实验台进行实验验证，将模型分析结果与实验结果进行对比，检验了有限元分析模型的精度，对该轿车白车身的刚度给出一定的评价，为车身结构的优化提供参考。     

某轿车白车身刚度分析与结构优化

文章以某轿车白车身为研究对象,采用有限元法分析其弯曲刚度和扭转刚度,分析结果显示车身扭转刚度不满足目标值,在此基础上采用增加结构胶的优化方案,并对优化方案进行了校核计算,结果表明扭转刚度性能提升明显并满足目标要求,为车身结构设计改进提供了理论依据。     

商用车白车身刚度影响因素分析

文章通过对白车身刚度计算方法的分析,并结合大量试验来研究约束方式和挡风玻璃对商用车白车身刚度的影响。通过试验数据的分析可知:约束方式对商用车白车身扭转刚度和弯曲刚度基本无影响,刚度偏差值在5%以内。挡风玻璃对商用车白车身扭转刚度贡献大,刚度提升幅度可高达111%;对商用车白车身弯曲刚度贡献小,刚度提升幅度在5%以内。文章所得出的结论在一定程度上能够指导白车身刚度试验和修正白车身设计。     

基于应变能分析的白车身结构胶布置优化

为提高某白车身弯曲和扭转刚度,在不改变其结构的前提下,引入了焊接结构胶和点焊混合连接的手段,并提出通过分析车身应变能分布形式决定结构胶分布的方法,得到了优化的结构胶布置方案。与原结构相比,优化结构胶布置位置后,以最少的结构胶胶线获得了较高的白车身弯曲和扭转刚度,BIP弯曲刚度提高11%,扭转刚度提高5%;BIW弯曲刚度提高10.7%,扭转刚度提高6%。     

多目标遗传算法在车身动态性能优化中的应用

建立了某SUV白车身有限元模型,对车身静态刚度和模态分布进行优化,改善了白车身的振动性能。通过灵敏度分析筛选白车身关键部件的厚度并将其作为优化变量,以车身的扭转刚度和质量作为目标,建立其径向基函数模型,将静态刚度、车身1阶扭转和1阶弯曲模态频率作为约束条件,并利用多目标遗传算法对车身性能进行优化。试制了优化后白车身关键部件,并进行模态试验,验证了优化结果的正确性。优化后在总质量增加0.55%的情况下,提升了车身整体刚度,改善了模态频率分布,后排左、右侧座椅安装点的传递函数峰值分别下降了47.50%和49.37%,极大地改善了车身振动性能,为整车NVH性能的提升打下良好基础。     

基于Sobol'法的白车身弯扭刚度灵敏度分析及优化设计

为了提高某轿车白车身弯扭刚度性能,文章采用全局灵敏度分析方法进行白车身结构优化设计。首先,分别建立白车身弯曲刚度及扭转刚度的有限元模型,进行结构性能的分析;然后,以车身部件的厚度作为分析参数,采用基于Sobol'法的全局灵敏度分析方法,获得各个部件对弯扭刚度的综合贡献度;最后,根据部件的敏感程度进行结构优化设计。结果表明,在兼顾白车身总质量的前提下,弯曲刚度提高15. 66%,扭转刚度提高12. 28%,显著提高了白车身的结构性能。     

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%。     

基于试验的白车身刚度快速计算方法研究

为评价白车身的刚度,建立了白车身静态刚度试验模型,进行了试验设计.在此基础上开展了白车身的刚度测试,测得设定载荷在车身地板一组施力点上的挠度,并用若干多项式基函数对其进行拟合.通过比较拟合的标准偏差,最终选出一个相对最佳的挠度拟合多项式,代表白车身刚度的分布状况.借此可快速评估白车身刚度,为车身结构的优化提供良好的基础.     

白车身接附点动刚度优化设计

白车身接附点动刚度性能对整车NVH有较大影响,通过对关键点进行动刚度分析,可以为车辆NVH性能改进提供理论参考,同时有利于缩短开发周期及降低开发成本.以某款车型为研究对象,阐述了详细工程设计阶段白车身接附点动刚度分析的基本原理、分析方法及评价标准,建立白车身有限元模型,利用NASTRAN进行模态频率响应分析,并结合该车型动刚度计算结果对相对薄弱点进行结构优化设计.通过动刚度锤击试验与CAE分析结果进行对比,验证了后者的准确性,从最大程度上保证了该车中低频NVH性能.     

基于isight响应面模型的白车身轻量化研究

在保持车身结构性能不变的情况下,对白车身进行灵敏度分析,根据灵敏度分析结果,选取58个零件厚度作为设计变量,在isight中采用优化拉丁超立方方法对样本采样,对白车身弯扭刚度及1阶扭转模态进行分析,采用1阶响应面方法建立白车身弯扭刚度、1阶扭转模态及质量近似模型,近似模型拟合优度值R2均大于0.9,具有高可信度,最后通过近似模型优化方法 SQP(Sequential Quadratic Programming,序列二次规划法)完成白车身减重。优化后的弯扭刚度及1阶扭转模态都达到设计要求,在材料不变的情况下,质量减轻约23.6kg;基于isight多学科优化方法结合相应有限元分析软件在车身减重方面具有很好效果。     

关于提高桑塔纳2000型白车身扭转刚度的研究

本文针对桑塔纳2000型白车身整体抗扭刚度提高问题进行了计算分析,采用三节点和四节点空间板壳单元离散整个白车身,建立了供有限元分析的精确力学模型。通过计算,找出了对白车身扭转刚度影响显著的部位,对这些部位进行局部加强,使白车身扭转刚度比原来提高了30％左右。为白车身扭转刚度加固提供了可靠依据。     

乘用车排气挂钩动刚度分析及优化

汽车排气系统通过排气挂钩连接在车身上,在发动机运行过程中,会承受来自发动机本体的排气冲击激励。排气挂钩动刚度对汽车噪声-振动-声振粗糙度(NVH)性能至关重要。针对白车身测试的排气挂钩动刚度未满足设计要求的问题,搭建对应的有限元模型进行动刚度仿真分析,结合分析结果及诊断提出3种优化方案。将优化方案在实际白车身上进行动刚度试验验证,结果满足目标要求,验证了该方法的有效性,表明有限元分析在一定程度上可以指导汽车前期设计和优化。