基于正面碰撞安全性的增程式纯电动汽车车身轻量化研究

以增程式纯电动汽车为研究对象,在保证其正面碰撞安全性的前提下,对其车身与关键零部件进行轻量化设计,设定了优化目标函数。对整车一阶模态对主要零部件厚度的敏感性进行分析,选取对于一阶模态影响较大的车身零部件进行轻量化设计,并建立车辆正面碰撞有限元仿真模型。通过对比轻量化设计前后白车身的弯曲模态和扭转模态,预测轻量化设计后的增程式纯电动汽车的正面碰撞安全性能。经实车碰撞试验,验证了轻量化设计后的增程式纯电动汽车具有良好的正面碰撞安全性,轻量化水平在同类车型中处于中等水平。     

碳纤维复合材料发动机罩轻量化设计研究

汽车车身轻量化是解决汽车节能减排的重要方法之一。碳纤维复合材料是车身最理想的轻量化材料。选择发动机罩作为典型的车身件,以发动机罩的尺寸优化分析和结构设计要求为设计前提,对碳纤维复合材料和发动机罩的结构进行设计,通过对设计后的发动机罩进行性能仿真分析,验证碳纤维复合材料发动机罩的可行性。     

基于试验设计与PSI决策相结合的白车身前端结构轻量化设计

为提高白车身轻量化设计效率,提出了一种试验设计与PSI决策相结合的轻量化设计策略.首先对白车身基本静-动态性能和正撞安全性能进行有限元分析,并通过车辆正撞试验验证有限元模型的准确性.然后采用贡献度分析对白车身前端结构进行设计变量筛选.接着通过试验设计获得白车身前端结构轻量化备选解.最后采用PSI法对众多备选解进行多目标...     

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。     

某款轿车变型开发中车身结构轻量化的研究

本文中针对现有平台车型C-NCAP五星级碰撞安全车身,基于车身结构轻量化要求,通过CAE仿真改进车身结构,开发了一款满足C-NCAP五星级碰撞标准的全新紧凑型A级轿车。在现有平台车型基础上,构建高精度整车碰撞有限元模型,通过前纵梁、副车架和前防撞梁结构的改进设计,以整车加速度波形、前围侵入量和前纵梁变形模式等为结构开发目标,进行车身轻量化设计。结果表明,在达到车身结构轻量化要求的同时,改善了车辆的安全性能。     

重型载货汽车钢铝混合车身轻量化方案研究

通过对铝合金车身不同技术路线对比研究，提出“型材框架+覆盖件”钢铝混合重型载货汽车车身轻量化方案。基于该车身结构完成材料选用、连接工艺对比与方案制定，并采用CAE软件对该车身的模态、刚度、疲劳、碰撞性能进行仿真分析，各项性能指标均满足产品要求。该钢铝混合车身较原钢质车身质量降低81.5 kg，降幅22.4%，为后续重型载货汽车车身轻量化设计与制造提供参考。     

基于多目标优化的白车身结构轻量化设计

白车身轻量化研究有利于提高整车性能和减少研发成本,首先建立了某乘用车白车身的有限元模型,接着根据仿真模型分别计算出与NVH、静刚度及正面碰撞安全性能相关的参数,模型各项指标均满足要求。其次,依据综合灵敏度分析思路筛出与碰撞安全无关的设计变量,并且参照能量吸收曲线图选出正面碰撞安全板件的设计变量。针对白车身非碰撞安全相关板件的轻量化设计,根据试验设计方法设计出样本点,对比各类近似模型的精度,采用了椭圆基近似模型,将白车身质量最小、低阶模态最大作为设计目标,把白车身的静态扭转刚度以及静态弯曲刚度作为设计的约束条件,并采用遗传算法对非碰撞安全板件进行多目标优化。针对白车身正面碰撞安全相关板件的轻量化设计,根据试验设计方法设计出样本点,对比各种近似模型的精度,采用了响应面模型,将白车身质量最小、乘员舱加速度峰值最小作为设计目标,将一阶弯曲和一阶扭转模态频率、静态弯曲扭转刚度作为设计的约束条件,并采用遗传算法对碰撞安全板件进行多目标优化。最后,对轻量化前后的性能参数进行比较分析,实现了白车身质量降低13.4kg,降幅3.32%,轻量化系数减小了1,不仅保证了静态弯曲刚度和扭转刚度、白车身的模态频...     

某小型电动汽车复合材料夹层地板结构抗弯性能分析与改进

当前大多车身轻量化设计均围绕着白车身非结构件进行,为进一步达到轻量化的目的,提出一种碳纤维/环氧树脂与硬质PVC泡沫复合的新型夹层结构,并应用于某小型电动汽车地板。根据复合材料层合板理论建立有限元模型,并对其进行抗弯特性分析。在原方案基础上提出抗弯特性结构优化方案,提高了汽车地板抗弯性能,达到弯曲刚度目标设定。通过阶梯式结构设计进一步减轻地板质量,并分析了地板抗冲击性能,为复合材料在汽车结构件上的应用提供了参考。     

钢塑一体轻量化车身结构设计研究

为实现结构优化和材料替换的混合结构设计,提出钢塑一体轻量化车身结构。以一简单试件验证了钢塑一体结构的可行性;根据灵敏度结果,在普通钣金结构车身的基础上构建了钢塑一体车身结构并对其进行尺寸优化。优化结果表明,钢塑一体车身结构在总质量降低51 kg的基础上,其静、动态特性均有不同程度的改善。最后,通过发动机罩总成试验验证了钢塑一体车身结构的轻量化优势。     

车身概念阶段轻量化设计

概念设计阶段对车身的开发可以在早期对提升车身性能的同时减轻车身质量,在前期通过仿真手段对车身设计有方向性的指导建议,文章通过结合网格变形、灵敏度分析以及多目标优化,在车身开发早期对白车身的截面尺寸以及不同位置板厚的分布提供了设计依据,缩短了开发周期,实现了概念阶段的轻量化需求。     

基于25%小偏置碰撞的车身结构研究

通过建立数学模型对车辆在25%小偏置碰撞中的侧滑过程进行分析,并基于有限元仿真、参考车型侧滑结构分析及实车碰撞试验,对车身25%小偏置碰撞过程中的侧滑策略及传力路径进行了总结分析。结果表明:"环状安全车身"与横向引导式边梁是25%小偏置碰撞时提供侧向力的关键结构;基于轻量化设计的车身侧滑策略在保证车辆安全性能的同时可使车身增加的钣金质量减轻。     

汽车车身轻量化研究和创新应用

轻量化是汽车节能减排的重要技术路径,车身轻量化相比其它性价比更高。文章探索了车身轻量化的技术路线,该技术路线通过轻量化设计、轻量化材料和轻量化工艺来实现。通过此方法的研究并在实际项目中得以应用,实现了在满足性能要求的情况下降低车身重量的目的,使车身轻量化技术水平和车身开发能力得到提升。     

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。     

乘用车车身结构轻量化设计技术研究与实践

提出了面向设计的车身结构轻量化设计流程,并将其应用于某SUV的开发中。研究表明:运用灵敏度分析技术和基于梯度法的修正可行方向优化算法能更高效地实现车身结构轻量化;提高材料的屈服强度可弥补厚度减小后对碰撞安全性造成的负面影响。结构件轻量化和材料替换前后均作了刚强度和碰撞性能的对比,设计方案和研究结果都在应用中得到有效验证。     

碳纤维复合材料车用结构设计与仿真研究综述

汽车轻量化技术是实现汽车节能减排的重要举措,已成为国内外汽车工业界的研究热点。碳纤维复合材料在车身上的系统应用引领了汽车行业,尤其是新能源汽车的轻量化进程。本文对国内外碳纤维复合材料车身及零部件的研究成果进行回顾与总结,从结构设计与性能仿真两个方面对目前的研究成果进行了综述,并分析存在的问题和进一步深入研究的方向。     

基于ABAQUS的客车车身骨架静态分析与轻量化研究

利用ABAQUS软件建立了某客车车身骨架有限元模型,对该客车实际运行中四种典型工况下的强度和刚度进行了分析,并在此静态分析的基础上对该车身骨架进行了轻量化设计,结果表明：改进后的车身骨架结构强度和刚度满足要求。     

大客车车身骨架轻量化改进设计分析

文章分析大客车车身骨架静态结构和模态,从有限元模型中探讨客车全承载式车身骨架。在保证车身的刚度和强度下,建立强量化钢铝一体的称身结构。根据轻量化目标对铝合金材料尺寸界面进行计算,与钢铝一体化车身设计进行比较,同时比较原车身骨架动态、静态和质量性能。实验结果表明,研究的轻量化设计与之前相比效果比较好。     

基于NVH性能的车身阻尼板降重优化

随着重型卡车的发展,驾驶室轻量化与舒适性越来越受到用户的关注,白车身是驾驶室重要的结构件,白车身阻尼板的数量和分布对驾驶室NHV性能的影响尤为明显。文章通过有限元分析软件进行模拟分析,在相同激励源作用下,通过统计分析白车身关键板件的等效辐射声功率(ERP),对白车身ERP耦合峰值较高的部位进行阻尼板的结构优化,使用小范围的阻尼板布置,改进某重型卡车白车身的NVH性能,从而提升驾驶室舒适性并进行轻量化设计。     

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%。     

车身轻量化设计过程方法介绍

结合具体轻量化技术应用实例及实车调查,分别从轻量化结构设计、材料及先进工艺技术应用三方面对车身轻量化评价指标、车身设计过程轻量化方法进行说明,并结合整车性能、投入成本确认技术应用方案,以达到提升车身轻量化水平、改善汽车节能减排现状的目的。