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。     

性格旅行车 Alfa 159 Sportwagon

阿尔法159 Sportwagon就是以159为原型设计出的一款运动旅行车4660mm的车身长度与原四门的轿车版相同，车头外形与车内装备也来做改变，但加大了尾部体积后，行李箱空间自然有很大的提升，     

基于Morph网格变形方法的白车身模态优化

白车身模态是影响汽车振动噪声性能优劣的重要因素,在车身CAE仿真设计阶段,白车身模态频率是最为重要的优化指标.以白车身前端横摆模态性能优化为例,通过灵敏度分析确定关键结构位置,利用Morph网格变形方法将关键结构的截面参数化,采用序列二次规划算法进行数值迭代优化;经过12步迭代,白车身前端横摆模态频率提升3.06 Hz,同时1阶弯曲模态、1阶扭转模态和白车身重量3个响应得到了有效的约束控制;结果表明,该方法可以对白车身模态性能实现高效、有针对性的优化设计.     

客车气密性提升及其对车内噪声和能耗影响的研究

客车整车密封性已经成为其行业一个非常重视的问题,且其密封性与汽车NVH性能车内噪声水平、整车能耗及空调制冷性能等密切相关。整车气体密封性能测试可以排查车身泄漏点和测量车内压力及泄漏量大小,深入探讨客车车身气密性设计和过程控制方法,通过对客车整车气密性试验结果进行研究,并以某车车内密封提升对整车噪声的影响及密封整改前后的车内温升曲线对比分析验证了整车气密性提升的重要性。     

基于C-NCAP五星碰撞的主体铝制纯电动车正碰车身框架结构设计

论文针对纯电动车与传统燃油车在造型和布置上的差异化特点带来的车身正碰框架中的设计难点和痛点,提出了一套完整、可行且有效的主体铝制量产正碰车身框架结构设计方法,此方法专门针对纯电动布置进行实体建模和正碰工况下的拓补优化设计,制定正碰主体铝材料结构设计方案,以实现吸能效率的提升,保障乘员舱的安全可靠性,同时兼顾轻量化和共线约束。基于CAE和试验验证结果,此设计车身各正碰指标均满足C-NCAP五星碰撞结构要求,比对ODB下的整车乘员伤害得分也满足相关要求,说明其可行有效性,为同类型车型的开发提供参考和指导。     

车身壁板自由阻尼层稳健性优化设计

在车身壁板自由阻尼层的优化设计中,提出了考虑阻尼材料参数不确定性波动的稳健性优化设计方法。首先,在车身防火墙、地板和顶棚等区域全敷阻尼材料;其次,以等效辐射声功率(ERP)为优化目标对阻尼层布局进行拓扑优化并验证优化效果;最后,以阻尼层厚度为随机设计变量,损耗因子和弹性模量为随机变量,质量最小为优化目标,并结合径向基函数(RBF)近似模型、蒙特卡洛模拟(MCS)和序列二次规划算法(SQP)对阻尼层进行6σ稳健性优化设计。结果表明,优化后车身自由阻尼层的总质量减少了50.45%,并且车身结构噪声性能达到了6σ质量水平,实现了保证车身轻量化要求下的阻尼层稳健性优化的目标。     

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。     

高速行驶工况车内轰鸣问题分析与优化

以某一商用车为研究对象,利用试验方法深入分析了车内噪声特性。根据噪声频率、激励源频率、车身钣金模态频率以及车内声腔模态频率的对比分析结果,确认了车内轰鸣问题的产生原因。通过增强车顶钣金刚度与车身密封性能,明显改善了车内轰鸣问题。对比试验结果表明,在110 km/h车速工况改进状态下,车内噪声降低3 d B,语言清晰度提高11%。     

基于刚度和强度性能的新能源城市客车车身轻量化研究

建立12米城市客车骨架有限元模型,以刚度和强度性能为评价基础,结合拓扑优化和尺寸优化的方法,并考虑生产及工艺要求,对车身底骨架进行结构和尺寸优化设计。研究结果及实车制造表明,轻量化效果显著,结构安全可靠,同时刚度和强度性能得到提升。该优化设计结果为同类车型的轻量化优化设计提供参考。     

基于参数化白车身的前纵梁响应面优化设计

以前纵梁为研究对象,基于SFE Concept参数化白车身模型,对正面100%刚性墙碰撞下的整车耐撞性能进行数值模拟和优化设计。文中引入"分析驱动设计"的理念,综合考虑有效加速度、效率、侵入量等多个评价指标,对纵梁的截面、厚度、长度等参数进行DOE实验设计并建立数学模型,总结各设计变量对碰撞性能的影响规律,最终得到纵梁的最优化设计,提高了整车的耐碰撞性能。     

基于序列Kriging模型的汽车车身轻量化可靠性优化设计CSCD

为减少汽车车身轻量化可靠性优化设计的计算量并提高优化设计的精度,提出一种序列Kriging可靠性优化设计方法。以整车质量作为优化目标,选取整车耐撞性指标作为可靠性约束,建立可靠性优化设计模型。采用Latin超立方试验设计生成汽车正面碰撞有限元仿真模型的样本数据进行计算,根据有限元仿真结果构建目标和约束函数的Kriging近似模型;采用序列优化与可靠性评定方法 (SORA)将该嵌套优化问题解耦为单层次优化问题;优化每一迭代步,基于Kriging模型采用功能度量法评定概率约束。结果表明:所提方法满足工程设计所需的效率和精度要求,满足了整车安全性、轻量化和可靠性设计要求,整车质量减少约1.4%。     

阻尼材料在汽车NVH开发中的应用

车辆NVH性能是汽车研发中一项重要指标,车身阻尼结构的振动和吸隔音特性是影响车内空腔声学响应的重要因素。以国内某车型为例阐述阻尼材料在车辆NVH开发中的具体应用,通过对阻尼材料的选材及结构优化,降低车内关键频率段的噪声声压级,提升车内空腔的声学品质。     

早期开发阶段白车身轻量化方法研究

为满足车身轻量化需求,提出一种在开发早期阶段进行白车身轻量化的方法,以控制车身性能与质量。通过考虑多工况下的白车身载荷传递路径,布置车身结构形式;结合隐式参数化建模技术,搭建全参数化白车身模型,从结构替换寻优方面提升车身性能,从断面尺寸优化及零部件厚度优化方面降低车身质量。通过在某SUV车身设计中应用此方法,在确保模态刚度性能满足要求的前提下,实现车身减重27kg,为白车身后期的详细设计提供了合理的基础结构。     

面向车身前部结构轻量化的试验设计方法研究

针对车身结构耐撞性能响应具有强非线性的特点,以某车身前部结构轻量化为例,在利用支持向量回归建立近似模型阶段,分析比较了3种常用的试验设计方法对模型精度的影响.结果表明,将均匀设计与支持向量回归相结合最适合耐撞性能近似模型的构造.基于所得最优近似模型进行车身前部结构的优化设计,在保证耐撞性能的前提下,达到减重2.61 kg、实现6.51%轻量化的效果.     

基于模态应变能分析和板件单元贡献分析的车身阻尼处理

基于汽车车身有限元模型与乘坐室空腔有限元模型,以声固耦合方法为车内噪声分析预测手段,分别以车身模型的模态应变能信息和对车内场点的板件单元贡献信息为指标,确定了对车身板件进行阻尼处理的位置和面积.并通过实例验证了2种阻尼处理方法的效果.模态应变能指标具有普遍适用性,而板件单元贡献指标对特定工况下的噪声问题具有针对性.     

NISSAN革新的家庭轿车

宽敞的车内空间自然带来舒适的驾乘享受,这可以说是大家对轿车的一个基本要求。对于高级轿车而言,由于有着宽大的车身,这并不是什么难以达到的要求,而对车身灵巧的家庭轿车而言,却需要创新的技术。因为在轿车设计中,车身与车内空间是一种正比关系,车身越大车内空间相对就大。如何在有限的车身之上创造出宽敞的车内空间,就成为各大车厂努力的方向。拥有雄厚研发实力的全球汽车制造商NlSSAN,开发出同时拥有小巧车身与宽敞室内空间的全新家庭轿车。     

一种用于车内降噪的子结构优化技术

提出一种以车内降噪为目的车身结构动态修改的新方法,该方法将对车身壁结构的局部修改等效地视为在其上附加一子结构,并给出了车内声压变化与车身壁结构修改间的直接定量关系。以此为基础,建立了子结构的优化设计模型,通过具体算例说明了子结构位置选择的恰当与否对降噪效果至关重要,并通过试验验证了其可行性。     

基于分析驱动设计的封闭白车身轻量化多目标优化

本文旨在进行基于分析驱动设计的封闭白车身轻量化多目标优化。首先建立隐式参数化封闭白车身模型,以快速实现有限元模型的变化与更新。进而对生成的有限元模型进行模块化设置。结合参数化模型和模块化设置实现了封闭白车身后台全自动运算的功能。以封闭白车身质量最小、扭转刚度最大为目标,车身1阶弯曲模态、弯曲刚度和弯扭工况强度为约束,板件厚度、主断面位置和主断面形状等54个参数为设计变量,采用NSGA-Ⅱ算法,对封闭白车身进行轻量化多目标优化。优化算法根据性能梯度变化和相应的搜索功能实现了"分析驱动设计"的理念。优化结果表明,封闭白车身质量降低32.41kg,轻量化率达7.63%。除白车身静态弯曲刚度降低0.74%之外,其他性能均得到提升,最大的改善率为2.69%。     

车身正向开发过程中的优化设计

研究了如何在车身的各个开发阶段,合理地应用多种优化设计方法。以某款车的白车身正向开发为例,运用拓扑优化技术,找到白车身结构最有效的材料分布;建立全参数化的几何/有限元模型,研究载荷传递路径,确定车身结构,采用基于实验设计与近似模型的参数优化技术,平衡白车身的结构、安全、振动噪声等性能和车身质量,得到了最优设计方案;优化零件形貌,设计冲压筋。通过4个具体的案例(拓扑优化、路径研究、参数优化和形貌优化),合理的运用多种优化设计方法,优化车身正向开发流程,提高开发效率,提升车身的结构、安全和振动噪声等性能,并降低车身质量。     

轿车铝合金发动机罩板的轻量化设计与可制造性分析

为了将铝合金零件的综合力学性能纳入初始设计范畴,提出了一套结构优化设计方法。通过建立某款轿车发动机罩板的有限元模型,选择铝合金材料替换原有钢材料,以罩板综合性能为约束,结合优化设计方法,考虑板材的成形性因素,基于原始钢结构空间布局进行全新设计。结果表明:铝合金罩板在满足结构性能要求和可制造性的前提下可实现减轻质量47.1%,为初始设计阶段的铝合金罩板轻量化设计提供了一套可借鉴的方法。