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.     

基于刚度与耐撞性要求的车身结构轻量化研究

以某型轿车为例,综合考虑弯曲刚度及侧面耐撞性能,进行车身结构轻量化研究。为提升计算效率,利用支持向量回归方法建立各项性能指标的近似模型,避免了整车碰撞优化方法计算量大、收敛缓慢的缺点。之后,通过结合自适应过程的优化方法,在保证各项性能要求的前提下,优化车身零件厚度和材料特性参数,从而实现车身结构的轻量化,减轻质量9.1kg,轻量化效果达5.44%。     

基于多学科优化设计的车门轻量化研究

采用均匀拉丁方试验设计和利用移动最小二乘法建立了车门模态、刚度、强度和侧柱碰的多学科近似响应面模型,将关键部件的厚度作为设计变量,以各项结构性能为约束,以车门重量最小为优化目标,最后利用自适应响应面法进行多学科优化设计并得到了较好的优化结果,优化结果进行了工程解读及有限元验证。最终的优化结果显示各项结构性能满足要求而且分布更加均衡,同时实现了较好的轻量化效果,优化方案具有较强的工程实用性。     

铸铝一体化发动机罩的可靠性优化设计

为了提高发动机罩的轻量化水平与性能要求,采用“材料-工艺-结构-性能”一体化集成方法设计铸铝一体化发动机罩。建立了发动机罩的有限元模型,通过模态试验验证了所建模型的准确性。以铸铝发动机罩厚度为设计变量,综合考虑发动机罩的刚度和模态性能,采用最优拉丁超立方试验设计构造样本点,联合径向基（Radial Basis Function,RBF）神经网络模型与多岛遗传算法（Multi-Island Genetic Algorithm,MIGA）进行多目标优化。基于RBF-MIGA近似模型和6Sigma可靠性优化方法对发动机罩进行优化设计。结果表明,经可靠性优化后的发动机罩质量减轻了10.59%,约束一阶模态提高了41.43%。     

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%。     

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RSM与RBF的车身多目标轻量化应用研究

文章以某自主品牌SUV白车身为研究对象,通过Isight为优化平台,搭建了白车身模态、弯曲刚度与扭转刚度的多目标轻量化优化的仿真分析模型。通过优化超拉丁方法设计试验,响应面法(RSM)和径向基神经网络(RBF)分别进行近似模型的计算,最后以Pointer方法全局优化。在保证精度的条件下,降低计算成本。在保证性能的前提下,减重6.11kg。     

隐式参数化发动机舱盖结构轻量化研究

在汽车发动机舱盖概念设计阶段,通过SFE Concept隐式参数化建模软件搭建发动机舱盖的参数化模型。以发动机舱盖内板纵梁位置和内板厚度为设计变量,联合Isight建立发动机舱盖的模态,质量和弯曲刚度自动化分析流程。通过分析计算得到发动机舱盖设计变量组合样本的结果并建立发动机舱盖模态,质量和弯曲刚度的近似模型,采用Pointer算法对模型进行优化计算,在保证发动机舱盖模态,弯曲刚度满足设计目标的前提下得到发动机舱盖轻量化设计方案,舱盖重量在原有基础上下降了3.2%。     

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。     

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。     

基于车门性能指标的铰链结构研究

本文通过试验和有限元仿真相结合的方式对A型、B型、C型三种铰链结构的车门下垂刚度、车门扭转刚度、车门窗框刚度和车门约束模态四种性能指标进行研究。试验和仿真结果一致性好，均表明B型和C型铰链优于A型铰链，且B型和C型铰链性能一致。此外，分析了三种铰链的优缺点和各自适合的应用场景，为车型开发过程中的铰链选型提供一定的参考。     

基于ANSYS及灵敏度分析的客车结构轻量化设计

电动客车发展迅速,社会对电动客车的需求日益增加。客车满载时对动力需求高,电池组的数量多,车身总质量偏大,导致电池损耗加快,客车行驶里程降低。优化车架的结构设计,实现轻量化是延长电池使用寿命、提高行驶里程的有效途径之一。为达到某型电动客车在满足各工况强度要求的前提下实现轻量化的目的,选取4种典型工况,包括匀速直线行驶工况、弯扭工况、紧急制动工况和紧急转弯工况,建立了客车车身结构的有限元模型。由ANSYS Workbench分析计算得到了4种不同工况下的应力、变形。以有限元分析结果为依据,对车架进行了优化设计。根据优化设计理论,以车身质量最小为目标函数,以构件厚度为设计变量,以底架应力和扭转刚度作为设计约束,利用NASTRAN软件计算了车架刚度对关键构件厚度的灵敏度。对刚度相对灵敏度较低的部件进行了轻量化设计,如将车门支撑部件、车架侧围等部件型材厚度由3 mm减薄至2 mm,对刚度相对灵敏度较高的部件进行了加厚处理,如将车架主要受力部件厚度由4 mm加厚至5 mm,以此来提高整车的扭转性能,提出了较为合理的车架轻量化设计方案。更新了优化后的车架模型,再利用有限元分析对比了优化前后最大应力及变形结果。经对比分析,在满足各工况强度要求的前提下,整车质量下降52 kg,车架质量降幅达2%。     

基于侧面碰撞安全性的电动汽车车身结构件轻量化设计

为实现某纯电动汽车车身结构件的轻量化设计,在保证其电池包挤压及连接安全的前提下,通过安装电池包前、后侧面碰撞过程传力特点及结构件变形模式的对比,选出对性能影响较大的结构件,采用灵敏度及主效应分析法确定了所选结构件的材料。选取精度较高的近似模型,采用多目标遗传算法进行优化,以厚度为设计变量、车门最大侵入量和质量为优化目标、门槛侵入量等为约束条件,获得了最优轻量化方案。     

钢-铝混合驾驶室材料-结构轻量化设计

为了得到更为完善的商用车驾驶室轻量化设计,提出了钢-铝混合驾驶室材料-结构一体化轻量化方法。首先基于灵敏度分析、等刚度近似理论与等强度理论建立了性能驱动的材料选择方法,并针对钢制驾驶室初步设计了钢-铝混合材料方案。然后通过折衷规划法的拓扑优化识别了驾驶室关键传力路径,并加强了相关结构。其次考虑驾驶室零件厚度、截面尺寸设计参数,建立了驾驶室质量、刚度及模态性能的径向基函数的代理模型,并采用多目标粒子群优化方法对驾驶室进行多目标优化设计。优化结果表明,在满足驾驶室刚度、模态和碰撞性能的要求下,驾驶室质量减轻了12.8%。该方法对钢-铝混合驾驶室轻量化有实际的工程指导价值。     

基于相对灵敏度的轻卡车架轻量化研究

运用hypermesh软件建立某型轻卡车架有限元模型,利用模态试验验证了有限元模型的准确性。分析了车架在弯曲和扭转工况下的等效应力、变形及模态频率,计算了该模型的车架质量和扭转工况下最大应力灵敏度,并提出相对灵敏度绝对值较大的组件的厚度作为轻量化设计变量,在保证一定的强度、刚度条件下,按照高刚度、轻质量的要求对车架组件进行厚度修改,实现车架轻量化。     

车门内板厚度对车门模态的影响分析

为了分析汽车车门的安全性能,提高乘车舒适性,实现车门轻量化,研究车门内板厚度对车门模态的影响。以某汽车前门为研究对象,在有限元分析软件中建立车门的有限元模型,进行汽车车门模态仿真分析,建立内板厚度不同的车门模型,根据内板厚度,划分为5种工况,分别进行模态仿真分析。结果表明,随着内板厚度增加,车门固有频率逐渐增大,车门模态振型规律性变化,对车门安全性、乘车舒适性和汽车轻量化研究具有指导意义。     

Multidisciplinary Optimal Design for Ultra-high-strength Steel Side Impact Bar

采用超高强度钢22MnB5材料替代微型车驾驶员侧车门防撞杆的原有材料.将车门防撞杆的截面尺寸作为设计变量,防撞杆的质量最小作为优化目标,以车门下沉工况的最大变形和残余变形、侧碰代替工况中不同位移下的耐撞力作为约束.采用最优拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,使用逐步回归多项式响应面方法构建车门系统下沉刚度以及侧碰安全性多学科系统的近似模型.比较逐步回归多项式响应面近似模型的预测结果与有限元模型的计算结果,可知逐步回归多项式响应面近似模型对样本点的拟合精度较高.利用可行方向法对近似模型进行优化,在车门系统的下沉刚度及侧碰性能得到一定提高的同时,得到防撞杆减重34.7％的效果,并且与原有模型进行分析比较,各项评价指标均有提高.     

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...     

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。     

EWL组合近似模型在铝车身轻量化优化中的应用

以铝车身为研究对象,基于详细接头建立了铝车身参数化概念模型,其与车身详细模型的误差控制在15%以内,满足工程开发要求。采用相对灵敏度分析法筛选出铝车身的8个关键断面作为设计变量。提出EWL组合近似模型;运用最优拉丁超立方设计（Optimal Latin Hypercube Design,OLHD）采样法分别建立基础性能的KRI、响应面法（Response Surface Methodology,RSM）、径向基函数（Radial Basis Function,RBF）法、反比例平均化（EI）法、启发式计算（EG）法和EWL组合近似模型,通过对比分析误差评价指标得出EWL组合近似模型具有最优的拟合精度和稳定性。综合运用EWL组合优化模型和组合优化算法,即全局自适应模拟退火算法（Adaptive Simulated Algorithms,ASA）和梯度序列二次规划（Non-linear Programming by Quadratic Lagrangian,NLPQL）法的组合优化策略对参数化概念铝车身模型进行轻量化优化。结果表明,在4项基础性能不降低的情况下实现铝车身质量减轻6.7 kg...