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。     

某越野车车架固有频率优化及轻量化

以某越野车车架为研究对象,进行初步的刚度和模态分析,验证了该车车架弯曲刚度和扭转刚度符合设计要求,并发现该车架一阶模态频率和发动机怠速运转频率非常接近容易引起共振这一问题.针对这一问题,进行了以车架零部件厚度为设计变量,保证车架弯曲刚度和扭转刚度不降低的前提下,以一阶模态频率大于27 Hz为约束条件,以车架质量最小为目标函数的尺寸优化.优化结果表明:车架的总质量下降2.14％,同时弯曲刚度提高显著,扭转刚度略有提高,一阶模态频率从24.616 Hz提高到26.970 Hz,避开了发动机的怠速运转频率,优化效果较为显著.     

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。     

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。     

基于刚度和模态性能的轿车车身轻量化研究

以某型轿车为例,建立车身的有限元模型,应用以灵敏度分析为基础的修正可行方向优化算法,在保证车身刚度和模态性能不降低的前提下,以车身结构质量的最小化为目标,优化车身零件的厚度,从而实现车身结构的轻量化,车身减轻的质量为原来的6.22%,车身结构的弯曲和扭转刚度也都获得不同程度的提高,主要模态频率变化在1Hz以内。     

基于灵敏度分析的商用车车架轻量化设计

运用Hyper Mesh软件建立某商用车车架的有限元模型,通过模态分析得到车架的动态特性,并结合模态试验验证了有限元模型的准确性。在此基础上对车架进行了弯曲刚度和扭转刚度分析。对车架部件进行了质量灵敏度、1阶固有频率灵敏度和柔度灵敏度分析,基于相对灵敏度分析结果确定车架的设计变量,以车架总质量最小化为目标,以车架1阶固有频率、弯曲刚度和扭转刚度不下降为约束条件,建立车架尺寸优化模型。优化结果表明:优化后的车架总质量减轻6.14%,同时第1阶固有频率提高6.09%,弯曲刚度提升1.21%,扭转刚度提升0.58%,验证了该车架轻量化思路的可行性。     

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%。     

铝合金车身平台的基础性能关联性研究

本文中根据模态理论推导出铝合金车身平台的静态刚度、轻量化系数和各阶模态参量之间的定量关系,为前期策划阶段的铝合金车身平台的轻量化设计和性能目标设定提供指导。然后基于有限元模型,提取前50阶模态参数并计算得到铝合金车身平台弯、扭刚度和轻量化系数的近似解,与有限元分析的解的误差仅为4.32%,1.85%和1.78%。由此得出,铝合金车身平台的静态柔度可用各阶模态柔度贡献量之和来逼近。同时发现对弯曲(扭转)刚度贡献量最大的模态阶次即为对应的1阶弯曲(扭转)模态,这一结论可作为弯、扭模态识别的重要途径。最后依据有限元分析和模态理论得到的弯、扭刚度和轻量化系数与试验值进行对比,可明显看出模态理论算法的误差比有限元分析小,弯、扭刚度和轻量化系数的模态理论算法的误差分别为1.85%,1.82%和1.89%。     

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。     

全承载式大客车车身结构多目标优化

建立了全承载式大客车车身骨架的有限元模型,对车身骨架结构进行了振动模态和静力学分析.然后对车身骨架结构进行设计参数灵敏度分析,得出车身骨架扭转刚度和一阶扭转频率对各部件设计参数的灵敏度.在此基础上,以车身骨架杆件厚度为设计变量,通过两阶段结构优化设计,在整车骨架质量增加很少的条件下,提高了整车结构的扭转刚度和一阶扭转频率值;同时,一轮悬空工况下的整车结构应力峰值明显下降,应力分布更加均匀,整车骨架结构设计更为合理.     

Application of warm forming aluminum alloy parts for automotive body based on impact

Aluminum alloys are important technological materials for the application on lightweight design and development of vehicle body. The research works for characterizing warm forming behavior of aluminum alloys have generally reported. However, there were few researches focused on the flow behavior of warm forming aluminum alloy parts for the energy absorbing performance during crash. The tensile stress-strain response for warm forming AA5182 specimens tested under the strain rates of 0.0015 s^?1, 0.015 s^?1, 0.15 s^?1 and 1.5 s^?1 are presented in this paper. The data were fit to the Johnson-Cook constitutive model for the simulation of frontal impact. The energy absorbing performance of warm forming AA5182 parts were analyzed. The results show the higher flow stresses and lower fractured strain of warm forming aluminum alloy parts with the strain rate increasing. The flow stresses of warm forming aluminum alloy parts are insensitive to strain rate, while the fractured strain and elongation are sensitive to strain rate. The intrusion displacement of the warm forming aluminum alloy parts is appropriate for the satisfaction of vehicle body design avoiding the excessive deformation for the injury of passenger or the failure of frontal door opening. The feasibility of warm forming aluminum alloy parts is verified with the analysis of energy absorbing performance, stiffness and modal of vehicle body.     

铝合金发动机罩盖内板结构优化设计研究

为实现发动罩盖的轻量化设计,本文使用铝合金材料制作发动机罩盖。基于刚度和行人保护,利用OptiStruct软件优化设计一种新型的铝合金内板结构,相比原钢制罩盖,重量减轻46.4％,行人头部保护、刚度和模态性能没有降低。     

一种加油口门刚度分析方法

传统的加油口门刚度分析方法不能体现加油口门的整体刚度水平,且未考察卸载后的塑性变形情况。为改进原有方法的缺陷,本文提出一种系统全面的加油口门刚度分析方法,分别从水平刚度、垂直刚度及扭转刚度三个方面分析加油口门的整体刚度。运用该方法成功分析了某乘用车加油口门刚度,并通过结构优化,使其满足设计要求。该方法在量产车中得到验证,为加油口门的研发设计提供重要思路。     

基于有限元法的某SUV前门力学性能仿真研究

文章基于有限元法,采用ABAQUS软件,对某SUV车型前门系统进行了CAE抗凹、窗框刚度、扭转刚度分析,分析结果显示,前门窗框刚度、扭转刚度、和抗凹性能满足设计目标。     

铝合金腔体复合构件抗弯性能试验研究

为安全经济地设计铝合金腔体复合构件,使其达到加固要求,以铝合金腔体复合构件在加固过程中的实际工况为背景,对其抗弯性能进行试验研究,并采用数值模型进行验证。通过描述试件的加载破坏过程,分析各类试件的破坏机制,得到试件的承载力、延性和抗弯刚度的增长规律。试验结果表明： 1）砂浆压碎或铝合金拉断是铝合金腔体复合构件丧失承载能力的标志; 2）砂浆材料能显著提升试件承载能力,并降低试件延性,对试件抗弯刚度贡献不大; 3）碳纤维材料能显著提升试件抗弯刚度,并有限地提升试件的延性和承载能力。     

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%。     

某商用轻卡车门力学性能仿真研究

基于有限元法,采用ABAQUS软件,对某商用轻卡车门系统进行了CAE模态、刚度和强度分析,分析结果显示,车门前二阶模态避开了发动机怠速频率,车门刚度和强度满足设计目标,综合评估该商用轻卡车门力学性能满足要求。     

某轻型载货车车架静动态性能分析

为了验证某轻型载货车车架静动态性能的可靠性,首先基于车架有限元模型对其进行自由模态分析,分析结果表明其固有频率处于激励频率范围之外,满足动态性能要求。然后对其进行模态试验,试验结果表明其仿真分析准确度较高,最后对其进行弯曲刚度和扭转刚度分析,分析结果表明其刚度值均符合工程要求。因此该车架的静动态性能具有较高的可靠性,符合整车使用要求。