基于扭转模态的某白车身结构分析与优化

白车身扭转模态是评价白车身性能的重要指标,是控制汽车NVH性能的关键指标。文章采用CAE仿真分析方法,在项目初期对白车身扭转模态进行计算,通过对振型的分析,查找出导致白车身扭转模态偏低的主要原因是全景天窗开口大,结构薄弱。通过对全景天窗骨架结构刚度的优化,提升了白车身扭转模态。     

基于多参数优化的某后扭力梁设计

首先构建了某后扭力梁有限元模型，并对其进行强度、扭转刚度、模态分析，结果表明，初始结构的后扭力梁U字形截面横梁有一个强度工况不达标，扭转刚度及弯曲模态均不满足目标要求。然后以5个料厚参数为设计变量，以扭转刚度及模态为响应，进行灵敏度分析，发现U字形截面横梁料厚为扭转刚度及弯曲模态的主要影响因素。即识别出U字截面横梁为强度、扭转刚度及模态的薄弱及敏感区域。针对U字形截面横梁采用Morph方法进行参数化建模，构建4个截面形状参数、1个截面位置参数及1个料厚参数，以不达标的强度工况及扭转刚度及模态为约束，以质量最小为目标，应用Optimus采用差分进化优化算法对后扭力梁进行优化，得到了最优设计方案。经验证，其强度、模态及扭转刚度均满足目标要求，最终达到了重量与性能的平衡。     

基于结构优化的商用车驾驶室模态特性改进

建立了某重型商用车驾驶室的有限元模型,进行了计算模态分析,并对驾驶室结构进行了拓扑优化.根据优化的结果,提出了3种改进方法,并通过比较,选用增添加强板的改进方案.然后对新增的加强板厚度进行尺寸优化.最终的结果表明,结构优化后,驾驶室1阶模态频率由17.952Hz提高到了22.200Hz,弯曲刚度和扭转刚度也都有改善.     

大客车结构有限元分析及轻量化设计

建立了某型大客车结构有限元模型,验证了该模型的正确性。完成了整车振动模态、扭转刚度的分析。在此基础上,以壳单元厚度为设计变量,以1阶扭转频率和扭转刚度为联合约束函数,以整车质量最轻为目标函数进行结构优化设计。通过对整车刚度、模态和强度的分析与校核,表明该大客车轻量化方案满足性能要求,具有可行性。     

基于拓扑优化的重型货车驾驶室轻量化技术研究

针对扭转与弯曲2种典型工况,对某重型货车驾驶室建立了有限元模型并对其进行了分析计算,得到了其应力、应变的分布情况及模态.在此基础上应用拓扑优化方法对其结构布局及孔洞分布进行了优化设计.优化前、后的结果对比表明,在不改变其静态力学特性及模态的前提下,应用拓扑优化技术能够减轻驾驶室质量.     

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HyperMesh的重型卡车车门优化

本文以某重型卡车车门为研究对象,在CATIA中建立车门的三维模型,导入HyperMesh中进行模型的简化和网格划分,在自由状态下对车门进行模态分析,对车门进行扭转刚度与下垂刚度等分析。并利用HyperMesh对车门结构进行参数修改和设计,以一阶固有频率为优化目标,以四种工况下的扭转刚度为约束,在车门质量不过度增大的情况下,提高扭转刚度及一阶频率。经过比较分析,得出改进方案,并计算分析了改进后车门的模态特性,为车门的改进设计提供了理论依据。     

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%。     

轿车后车门动态特性分析

轿车后车门动态特性的分析是基于后车门有限元分析模型的建立,对后车门在自由状态下进行模态分析,在四种工况下对后车门进行扭转刚度与下垂刚度的分析,通过分析,为轿车车门结构设计选择及结构优化提供理论依据。     

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。     

约束扭转对汽车车架模态的影响

本文通过三种典型车架模态的实验和计算研究,探讨了约束扭转对汽车车架各阶模态的影响。结果表明:约束扭转对扭转模态影响较大,在研究开口薄壁结构的车架模态时,必需考虑约束扭转的影响,一阶扭转模态对横梁刚度的变化十分敏感。     

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。     

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.     

燃料电池城市客车结构有限元分析与轻量化设计

建立了带空气弹簧悬架模型的燃料电池城市客车骨架结构有限元模型,并计算其静强度、扭转刚度以及自由振动模态,结果表明燃料电池城市客车设计是安全可靠的。然后对燃料电池城市客车进行计及制造约束的优化。与原设计相比,优化后质量降低8.17%,一阶扭转频率提高7.89%,右前轮悬空工况时的最大应力降低24.42%。     

某小型客车车身骨架轻量化综合优化设计

建立某小型客车骨架的隐式参数化有限元模型,以骨架扭转刚度、弯曲刚度、扭转模态及强度为约束条件,重量最低为目标,选取侧围结构进行局部拓扑优化,然后对骨架型材的截面和壁厚进行尺寸优化.最终,车身骨架实现减重26.7 kg.     

铝合金车体的有限元分析和结构评估方法研究

为探究新型轻质铝合金车身的设计方法,本文中以铝合金下车体为例,重点探讨铝合金车体的有限元分析方法和结构的整体评估方法。首先采用shell单元模拟铝合金焊缝,建立车体的有限元模型,并对其基础性能进行仿真,其结果与弯扭刚度和模态实验的对比,弯曲刚度、扭转刚度、1阶弯曲模态和1阶扭转模态的误差分别为-2.45%,-3.59%,-3.43%和-2.73%,验证了铝合金车体有限元模型的正确性。然后为评估车体的传力性能,引入广义结构刚度的概念,通过对车体传力路径的识别,确定车体结构中的薄弱区域,并进行结构改进。改进后,在质量稍有增加(0.19 kg)的情况下,车体的弯曲刚度、扭转刚度、1阶弯曲模态和1阶扭转模态分别提升了5.59%,1.99%,2.42%和0.65%,表明了基于广义结构刚度的车体整体结构评估方法的有效性。     

摩托车车架的模态与刚度灵敏度分析

以某款摩托车车架为研究对象,应用有限元理论建立了车架结构分析模型,在此基础上,以车架管件的壁厚和管径作为设计变量,以车架一阶自由模态频率和扭转、弯曲刚度作为目标函数,对其进行灵敏度分析,获得了对车架模态和刚度影响较大的因素,从而为车架的结构优化提供了重要依据.     

汽车塑料保险杠模态分析及其结构优化

针对某国产SUV车型的塑料保险杠进行了结构简化,利用hypermesh软件建立塑了料保险杠的有限元分析模型。通过对该有限元分析模型的模态分析,得到保险杠的各阶模态频率和模态特性,并利用拓扑优化技术对保险杠进行拓扑优化。根据优化结果对保险杠结构进行改进并进行有限元分析,对比优化前后模态性能。结果表明,经过拓扑优化后的结构的模态性能有较大提高。     

接头分析在汽车NVH正向设计中的应用

轿车的NVH性能在现代轿车开发中已经越来越受到莺视。结合国内某轿车NVH性能开发流程,对该轿车结构设计阶段的白车身进行了模态分析和静态刚度分析。分析结果显示,一阶振型为顶棚横摆,且频率与发动机怠速激励频率接近,车身扭转刚度低于竞争车型。由此分析了A柱接头刚度,并对其进行了结构和尺寸优化以提高其刚度,达到了消除顶棚横摆模态,提高扭转刚度值的目的。     

基于模态灵敏度分析的商用车驾驶室结构优化

建立某商用车驾驶室壳单元有限元模型,进行数值与实验模态计算及相关性分析。为提高驾驶室整体1阶扭转频率,结合门框区域的梁单元模型,建立驾驶室梁壳混合有限元模型;进行基于梁截面力学特性的模态灵敏度分析,获得灵敏梁单元组件,进而找出壳单元有限元模型的对应灵敏区域,对其进行形貌优化,借以指导构件截面尺寸优化,获得结构最优方案,该方案提高了驾驶室的1阶扭转频率。对比分析表明,优化结果及优化分析方法合理有效。