基于整体拓扑优化的白车身轻量化设计

传统拓扑优化技术主要集中在单个零部件的减重孔位置以及大小进行优化设计,而忽略整体车身结构的空间优化。本研究针对某微车,在概念设计阶段,通过采用整体拓扑优化技术,着眼整体空间结构,以车身弯曲刚度和扭转刚度作为优化目标,对整体车身结构进行优化设计,得到最优的车身承载骨架,实现整体车身结构的空间布局优化,从而为车身详细设计阶段的轻量化设计提供指导。     

基于NVH性能提升的客车白车身结构优化设计

本文以某轻型客车白车身为研究对象,通过对车身结构的优化设计,改善在高速行驶时的车身振动问题。在有限元准确建模的基础上,对车身立柱、后围框及地板横梁进行结构优化设计,通过模态灵敏度分析,对板厚进行优化,一阶模态频率从12.01Hz提升到17.30Hz,同时车身质量由823kg减到720kg。最后通过白车身模态试验验证了优化方案的合理性及准确性,实现模态提升的同时,降低了白车身质量。     

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。     

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。     

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。     

GL6466轻型客车车身结构轻量化优化研究

用梁单元建立了GL6466型轻型客车车身骨架有限元模型,并验证了模型准确性.以车身总质量为目标函数,选取车身骨架主要型材的截面参数为设计变量,以车身弯曲刚度和扭转刚度、关键部位应力、1阶扭转固有频率为约束条件,进行灵敏度分析.根据灵敏度分析结果确定优化设计变量,对该轻型客车车身结构进行优化后,车身总质量减轻8.1％,而...     

轿车车身模态及扭转刚度灵敏度分析

本文以某轿车白车身为研究对象,建立有限元模型,采用优化软件OptiStmet,以车身结构件的板厚为设计变量,进行车身一阶扭转固有频率、车身扭转刚度对板厚的灵敏度分析,找出对车身动、静态特性影响较大的部件,据此确定车身结构的最优设计方案.该方法能够为车身结构动态、静态特性的改进、车身的轻量化和车身结构的优化设计提供重要依...     

客车车身结构拓扑优化设计

在车身概念设计阶段引入拓扑优化设计方法,确定大客车车身的拓扑结构;对拓扑后的车身结构进行有限元分析,新车身具有质量轻、性能优良的特性,从而达到优化性能、降低质量的目的。     

客车车顶结构拓扑优化设计

用ANSYS软件对某客车车身进行静态有限元分析。在此基础上,采用均匀化方法,以车架总柔度为目标函数,以体积作为约束条件。对几种工况下的车顶进行了拓扑优化设计。探讨了拓扑优化设计过程中基本模型建立、优化区域选择、优化过程控制及优化结果分析与应用等问题。实现了拓扑优化在汽车结构的初始设计过程中的应用。     

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。     

拓扑优化在白车身概念设计中的应用

将碰撞工况转化为等效的线性工况,并与刚度、耐久性、NVH工况等通过加权应变能的方法组合为优化设计的目标函数,充分兼顾了车身各方面的结构性能.对优化后的拓扑结构进行解读,转化成了工程上可实现的设计方案.实践证明,运用车身拓扑优化方法,既可以保持质量大大提高车身结构性能,也可以保持性能进行车身轻量化设计.本文所做工作属于前者.     

微型电动车车身结构优化设计中性能指标的确定方法

车身结构设计是汽车新车型开发过程中不可忽视的环节,在概念设计阶段对车身结构进行整体优化目前正逐渐成为车身结构设计的新趋势.在进行车身结构的优化设计中,性能指标的确定是展开优化设计的前提条件,也是对最终设计结果进行性能评判的参考标准.文章基于莱款微型电动车开发项目中的整车结构二阶段优化设计过程,详细地介绍了该车车身结构设计中性能指标的选取与确定方法,并简要描述了根据所确定的性能指标进行车身拓扑优化设计的方法.     

微型电动车车躺构优化设计中性能指标的确塞方法

车身结构设计是汽车新车型开发过程中不可忽视的环节,在概念设计阶段对车身结构进行整体优化目前正逐渐成为车身结构设计的新趋势。在进行车身结构的优化设计中,性能指标的确定是展开优化设计的前提条件,也是对最终设计结果进行性能评判的参考标准。文章基于某款微型电动车开发项目中的整车结构二阶段优化设计过程,详细地介绍了该车车身结构设计中性能指标的选取与确定方法,并简要描述了根据所确定的性能指标进行车身拓扑优化设计的方法。     

等效双阶梯形波法在正碰性能优化设计中的应用

车辆正面碰撞加速度波形可以简化为等效双阶梯形波,利用这一方法分析波形特征,指导车身结构正碰性能优化设计,具有重要的工程应用价值。本文以某车型车身结构优化设计为例,将碰撞加速度作为设计目标,应用等效双阶梯形波法将波形参数化,通过对比结构性能指标,确定优化方案。     

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.     

灵敏度分析在车身结构优化设计中的应用

应用灵敏度分析的方法对车身结构进行优化设计。首先,根据有限元分析,获得车身的模态和刚度性能;再次,以车身模态和刚度为约束条件,车身质量最轻为优化目标进行灵敏度分析,根据灵敏度分析结果选择合理设计变量,进行车身结构优化。优化后,不但实现了车身轻量化,还提高了车身模态频率和刚度。     

基于频率响应的客车骨架结构优化

为了优化某款全承载式客车车身结构,在Hypermesh中建立了该客车车身有限元模型,进行了模态分析及频率响应分析,得出了整车的振动特性及关键位置处的幅频特性曲线.同时为了降低驾驶室座椅支架处振动峰值,通过频率响应灵敏度分析确定了优化设计变量并进行优化设计.优化后驾驶室座椅支架关键频率处的响应幅值在15.5 Hz处降低了30.7％,提高了乘坐的舒适性,车身质量也减轻了0.026 t.     

白车身轻量化技术及应用

为了降低汽车油耗以减少汽车对环境造成的污染,必须对白车身进行轻量化技术研究。通过车身设计结构优化及新工艺技术应用可以有效地实现白车身轻量化。设计优化主要可以从降低板件厚度和优化设计结构两个方面进行。新工艺技术的应用主要有两大类,即变厚度钢板成形技术的应用和超高强度汽车结构件的热成形技术的应用。     

平台化车身架构拓扑优化方法研究

文章研究了平台化车身架构的拓扑优化设计方法。首先,基于拓扑优化算法,提出基于平台化车身结构的拓扑优化基本思路;然后,对拓扑优化过程中的目标函数及约束条件进行了收敛性分析;最后,基于平台化车身架构的局部结构共用和工程约束控制,分析了多工况作用下车身架构的最优载荷传递路径,可为平台化车身架构的概念设计提供有力的参考。     

车身性能约束下的车内空间优化设计方法研究

传统车身设计往往只考虑车身性能优化,很少兼顾考虑车内空间优化设计。本文中完善了车内空间的评价指标,提出了一种车身性能约束下的车内空间优化设计方法和开发流程,构建了车身性能分析与车内空间的融合模型,以车内空间最大化和车身质量最小化为目标开展了优化设计研究。以某SUV车型为例,在满足车身性能约束的前提下,车内空间总体积和行李箱体积相比原始设计提升比例超过6%,垂直头部空间提升比例超过7%,其余车内空间指标也有一定程度的提升,最后结合实车试验验证了本文方法的有效性。