白车身轻量化技术与实践

轻量化是汽车开发中的一项重要性能指标,是汽车节能减排的有效手段,整车重量构成中车身重量的比例较高,对整车轻量化有重要的意义。在车辆平台化开发过程中,将车身轻量化设计理念融入平台项目开发的全流程中,通过轻量化材料、轻量化工艺和轻量化结构的技术路线,应用参数化建模、参数化优化、拓扑优化、断面优化、成型性和材料利用率优化等虚拟产品开发技术,结合多学科多性能的轻量化协同优化设计,充分兼顾刚度强度等性能,兼顾布置、造型、装配、工艺、成本等需求,达到了更优的白车身全局平衡,最终实现了五星安全车身、超高刚性车身,达到了比肩全铝车身的轻量化系数水平,同时实现了高车身材料利用率、低研发费用、低整车成本,并在平台化的车型开发中形成轻量化车身开发流程和性能评价体系。     

车身下体平台化研究

开发平台的重要指标有通用化率、成本和周期，需要尽最大可能实现零部件共享，从而平摊开发成本和周期，将部件进行模块化设计，有利于平台拓展规划。每个生产厂家需结合自己的生产基地和产品定位来形成独一无二的“模块化车身平台构架”。为此，对车身下体平台化展开了深入研究。     

基于CATIA知识工程的舱门参数化设计及产品库建立

针对客车舱门实体建模,提出一种基于CATIA知识工程模块的参数化建模方法,将舱门实体模型模块化、参数化,并加入到产品库中,通过调用快速创建新舱门实体模型.     

汽车产品平台化模块化开发模式与实施策略

针对汽车产品的平台、模块及其衍生的开发模式进行了概念群组定义和比较辨析,阐述了两者的异同;在此基础上,深入研究了企业推行平台化模块化开发策略需要面对的影响因素,并结合大众、丰田和日产3家典型企业的案例展开剖析。最后,为中国汽车企业提出了产品平台化模块化开发实施策略的方向性建议与具体措施。     

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。     

中型客车车身骨架的参数化设计方法研究

将先进的参数化思想运用于客车车身骨架的设计中,总结出一套基于特征和约束的参数化设计方法和原则。根据客车通用的结构特点,以已有车型作为参照,在Pro/Engi-neer的平台上利用Pro/Program进行二次开发,创建了中型客车车身骨架的参数化模型,并提出了参数测试的方法和步骤。本方法的应用将大大缩短设计开发周期,并有效降低设计成本。     

公路隧道快速参数化建模及自动分析平台研究

为解决公路隧道有限元分析对工程人员的有限元软件使用能力和专业力学理论要求高、建模过程繁琐、耗时较长等问题，通过对公路隧道力学模型和设计施工特点等进行分析研究，建立公路隧道数值建模的通用数据结构；以Python语言为二次开发和界面设计工具，基于PyQt5和Matplotlib图形模块，搭建公路隧道快速参数化建模平台；以ABAQUS为核心计算平台，利用其强大的二次开发能力，研制集成前、后处理和计算分析于一体的公路隧道自动建模与分析平台，并通过三心圆公路隧道算例对研制的参数化建模与自动分析平台的完整性、可用性和正确性进行测试。研究结果表明： 该快速参数化建模与自动分析平台极大地简化了公路隧道的有限元建模分析流程，降低了工程人员的建模难度和使用代价。     

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。     

静态性能驱动的车身框架关键截面设计

通过隐式参数化软件SFE CONCEPT进行车身框架结构的参数化建模,针对车身全参数正向设计进行性能驱动车身框架关键截面形状设计方法的研究。利用多学科设计优化软件iSIGHT集成SFE CONCEPT、求解器NASTRAN及数据处理器Matlab,建立优化集成系统平台,以实现产品开发过程优化的快速化及自动化。以门槛梁截面形状的优化设计为例,通过离散化的方法将优化问题转化成离散点位置的最优组合。优化过程以质量最小为优化目标,刚度值为约束条件,采用最优拉丁超立方试验设计和模拟退火算法,实现静态性能驱动车身框架关键截面的设计。     

基于隐式参数化的车身概念开发

以某新车型研发为契机,运用"分析驱动设计"进行概念阶段的车身开发。基于参数化技术构建白车身和覆盖件的全参模型,通过模态和刚度仿真评估车辆的NVH性能,并基于模态和刚度进行厚度灵敏度分析;同时,通过与同级别车型前/后悬架、动力总成等有限元模型进行耦合,进行了整车碰撞仿真,以评估其耐撞性能,在早期阶段快速获得整车综合性能,缩短满足结构刚度、NVH性能、耐撞性和轻量化等要求的车身结构的开发周期。     

基于模块化设计理念的北京品牌越野车造型设计研究

模块化设计理念作为提高零件通用化率和缩短开发周期的有效手段,在汽车设计和生产中已广泛应用。如今,随着消费者购买第二辆车,个性化消费热度提升,模块化设计理念在个性化定制方面有了新的应用意义。在这个消费时期,具有可玩性的越野车受到了消费者的关注,其独特的车身结构十分适合应用模块化设计理念。在对世界经典越野车型、相关消费者个性化需求和北京品牌越野车产品特点进行研究的基础上,本文利用模块化设计理念完成了具有品牌辨识度的北京品牌越野车造型设计和造型模块化产品库构建。     

基于模糊自适应PID的客车电控空气悬架车高调节控制策略研究

电控空气悬架能够根据客车行驶工况进行车身高度自适应调节,从而能够显著提升客车行驶稳定性以及燃油经济性,车高调节控制设计具有重要意义。文章利用模糊PID控制算法对车身高度调节进行控制策略设计,有效缓解了客车电控空气悬架车高调节过程中存在的空气弹簧的“过充”“过放”及“振荡”等问题,分析客车电控空气悬架车高调节具体过程,建立包括车身、储气罐、电磁阀以及空气弹簧等在内的车高调节系统数学模型,最后完成了客车电控空气悬架车高调节模糊自适应PID控制策略设计及性能仿真验证。研究结果表明,所运用的模糊自适应PID控制策略能够完成客车电控空气悬架车身高度的准确调节。     

电动赛车轻量化材料车身设计及分析

为某电动赛车设计轻量化材料车身,通过对车身的三维建模,以及综合运用有限元模态分析技术,选用不同材料,优化车身结构,对整车车身的轻量化进行了较为深入的研究。通过文章的研究,对电动赛车车身在材料运用上提供了理论基础与技术支撑,与传统电动赛车的车身重量相比,车身重量大幅降低。     

电动汽车的功能造型

为了研究纯电动汽车的功能造型,根据纯电动汽车的工程特点,论述其在造型设计上的设计自由度.根据现有纯电动汽车造型内外饰特征与对应品牌内燃机汽车造型的纵向对比以及不同品牌电动汽车造型特征的横向对比,验证纯电动汽车的功能造型与家族特征融合共存的方式,得出纯电动汽车在车身高度、前后悬长度、空气动力学以及车身电子科技、新材料应用等方面具有巨大优势.     

混合动力汽车电动机的选择与仿真比较

根据电辅助策略的特性,以满足整车动力性指标为前提,从最大限度降低电机、电池组容量和燃油消耗的角度,对并联型混合动力汽车装备的发动机参数、电机参数及其匹配进行了仿真研究。研究结果验证了桑塔纳2000轿车也可以开发成混合动力模式,所使用的方法也适用于其他车型开发。     

混合动力汽车行驶工况的仿真分析

汽车的实际行驶条件对汽车性能具有直接影响。对于混合动力汽车,其部件的选型以及控制策略的制定都与道路行驶工况密切相关文章对汽车行驶工况做了相应的分析．利用GT—DRIVE软件对某微型混合动力汽车进行了建模与仿真仿真结果表明,在经济性方面混合动力汽车比传统汽车有明显的优势．如何更好地分配混合动力汽车功率将是混合动力汽车研究的重点.     

纯电动乘用车关键系统设计研究及分析验证

本文主要针对某纯电动乘用车进行关键系统选型及匹配分析,首先基于整车性能目标及整车性能参数,确定其动力驱动方式及制动能量回收策略和方案。其次为了更好提升整车能量管理水平,改善能耗,提升续航里程,本文研究的纯电动汽车制动系统采用电液助力系统(IBS)。IBS系统能够有效进行能量计算,确定液压系统是否介入工作,在满足制动需求的同时,改善整车能耗,提升续航里程。最后,在关键系统选型及设计分析上,利用MATLAB仿真软件进行性能初选及设计,结合AMEsim分析软件对选型结果进行加速性能及中国工况续驶里程数据校核,通过仿真与整车试验验证整车性能满足设计指标。     

基于Cruise的纯电动轿车动力学仿真研究

在纯电动轿车的开发过程中，应用汽车仿真软件对其动力系统及其关键部件进行了建模和动力学仿真，给出了动力性能和工作过程的仿真结果，并对结果进行了分析，由此可作为优化整车性能指标的根据。     

基于模糊控制的纯电动轿车整车优化控制策略

将纯电动汽车分为3种行驶模式:常规模式、经济模式和动力模式.动力模式注重提高车辆的动力性,经济模式注重延长车辆的行驶里程,常规模式则为两者的折中.文中利用模糊控制方法设计了整车控制策略,利用MATLAB软件进行了仿真,开发了整车控制器并进行了相关试验,结果表明,该策略对于提高电动汽车性能起到了良好的作用.     

Development of an electric active rollcontrol (ARC) algorithm for a SUV

Cornering maneuvers with reduced body roll and without loss in comfort are leading requirements for car manufacturers. An electric active roll control (ARC) system controls body roll angle with motor-driven actuators installed in the centers of the front and rear stabilizer bars. A vehicle analysis model developed using a CarSim S/W was validated using vehicle test data. Two ARC algorithms for a sports utility vehicle (SUV) were designed using a sliding-mode control algorithm based on a nonlinear roll model and an estimated lateral acceleration based on a linearized roll model. Co-simulation with the Matlab simulink controller model and the CarSim vehicle model were conducted to evaluate the performance of two ARC control algorithms. To validate the ARC performance in a real vehicle, vehicle tests were conducted at KATECH proving ground using a small SUV equipped with two ARC actuators, upper and lower controllers and a few subsystems. From the simulation and vehicle validation test results, the proposed ARC control algorithm for the developed ARC actuator prototypes improves the vehicle’s dynamic performance.