中型客车车架结构拓扑优化设计

分析了某中型客车车架静态性能,建立了3种车架拓扑优化概念模型.以质量最小为目的,讨论了车架概念模型在纯弯曲、扭转和弯扭组合工况下的拓扑优化结果.根据拓扑优化材料分布图对该中型客车车架进行二次设计,提出副梁支撑采用矩形截面型材的方案.分析结果表明,新车架横梁及副梁支撑分布方案合理,在满足结构强度和模态性能的前提下,质量减轻了22％.     

后副车架拓扑优化概念设计和智能轻量化方法研究EI北大核心CSCD

为避免汽车结构前期设计开发中的盲目性,将结构拓扑优化技术引入后副车架结构概念设计中,并采用智能优化算法对参数化后副车架概念模型作进一步的结构优化和轻量化设计,同时给出了实现优化过程自动化的流程。优化后的后副车架结构刚度、模态和焊缝疲劳分析的结果表明了拓扑优化技术和智能轻量化优化设计流程的实用性和可靠性。     

后副车架拓扑优化概念设计和智能轻量化方法研究

为避免汽车结构前期设计开发中的盲目性,将结构拓扑优化技术引入后副车架结构概念设计中,并采用智能优化算法对参数化后副车架概念模型作进一步的结构优化和轻量化设计,同时给出了实现优化过程自动化的流程。优化后的后副车架结构刚度、模态和焊缝疲劳分析的结果表明了拓扑优化技术和智能轻量化优化设计流程的实用性和可靠性。     

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.     

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.     

多工况下某SUV车架结构优化设计

以体积和前三阶频率为约束,以各工况下车架的刚度最大为目标函数,依据带惩罚的实体各向同性材料（SIMP）理论,采用折衷规划法对车架结构进行多目标拓扑优化,根据优化后材料分布路径重新构建新车架,并对新车架进行尺寸优化。结果表明,优化后的新车架既减轻了结构质量,又提高了静动态性能。     

某型号电动汽车车架的有限元建模及模态分析

针对某型号电动车的车架拓扑结构,首先利用UG建立其3D模型;然后导入Hypermesh建立以壳单元为基本单元的车架有限元分析模型;最后在ANSYS中计算出该车架的模态特性,得到了该车架自由状态下的十二阶频率.为车架响应提供了重要的模态参数,同时也为车架拓扑结构的优化设计提供了理论依据.     

某型号电动汽车车架的有限元建模及模态分析

针对某型号电动车的车架拓扑结构,首先利用UG建立其3D模型;然后导入Hypermesh建立以壳单元为基本单元的车架有限元分析模型;最后在ANSYS中计算出该车架的模态特性,得到了该车架自由状态下的十二阶频率。为车架响应提供了重要的模态参数,同时也为车架拓扑结构的优化设计提供了理论依据。     

汽车转向节拓扑优化方法研究及应用

为使汽车悬架系统中机件转向节在轻量化的基础上满足各工况下的汽车动力学性能要求,运用折衷规划法定义多工况下转向节的静态刚度和第1阶模态频率最大化的综合目标函数,进行结构的拓扑优化。以某方程式赛车转向节为例进行优化的结果表明,转向节的刚度和1阶模态频率均有显著提高,质量有所减轻,说明该方法可行有效。     

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。     

静态性能驱动的车身框架关键截面设计

通过隐式参数化软件SFE CONCEPT进行车身框架结构的参数化建模,针对车身全参数正向设计进行性能驱动车身框架关键截面形状设计方法的研究。利用多学科设计优化软件iSIGHT集成SFE CONCEPT、求解器NASTRAN及数据处理器Matlab,建立优化集成系统平台,以实现产品开发过程优化的快速化及自动化。以门槛梁截面形状的优化设计为例,通过离散化的方法将优化问题转化成离散点位置的最优组合。优化过程以质量最小为优化目标,刚度值为约束条件,采用最优拉丁超立方试验设计和模拟退火算法,实现静态性能驱动车身框架关键截面的设计。     

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.     

某纯电动轻卡车架模态分析与优化设计

文章采用有限元分析软件Hypermesh对某纯电动轻卡车架进行分析与优化。建立车架有限元模型并求解前六阶模态振型,结合车架动态特性开展车架结构参数优化,改进后车架模态频率变化平缓,避免了车辆行驶中的共振。最后对比车架台架试验数据与CAE仿真分析结果,验证有限元分析的可靠性,为后续车架结构的改进、优化设计提供了参考。     

矿用车车架结构的静动态多目标拓扑优化

为了实现行驶工况极为恶劣的矿用车的车架结构的静动态多目标拓扑优化,以静态多工况下刚度和动态多个低阶频率为目标函数,提出了一种车架多目标拓扑优化方法。基于变密度法建立车架结构拓扑优化模型,采用折衷规划法确定多工况刚度拓扑优化目标函数,以平均频率法确定振动频率目标函数,并利用层次分析法选定子目标权重。优化结果显示车架的刚度和固有频率均有提高。对优化后的新车架和原车架进行疲劳寿命的对比分析,结果表明:采用多目标拓扑优化后车架的疲劳寿命明显提高,改善了车架的使用性能。     

基于正向开发流程的车身轻量化设计

从概念设计阶段开始,通过隐式参数化建模的方法建立一个全参数化白车身模型,采用分步优化设计的方法,在保持对整车性能控制的同时,使轻量化设计贯穿整个过程。在不同阶段分别针对整车模态、弯扭刚度、碰撞性能和质量等指标进行优化。先后经过结构拓扑优化、车身尺寸优化、局部形状优化、零件厚度优化、碰撞性能优化,最终得到车身多个性能均满足要求时的最佳车身尺寸和轻量化方案。     

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。     

轿车悬架控制臂参数化建模及轻量化多目标优化设计

提取了汽车在加速、制动、稳态回转和最高车速行驶4种工况下前悬架控制臂的载荷,建立了控制臂的拓扑优化分析模型。以控制臂质量最轻、最大变形最小为目标函数,以控制臂的1阶弹性模态频率不低于轻量化前的频率及控制臂最大米塞斯应力小于材料的许用应力为约束条件,以控制臂参数化模型的11个参数为设计变量,建立了控制臂轻量化多目标优化设计数学模型。用第二代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对控制臂进行轻量化多目标优化设计结果表明,在保持控制臂低阶固有振动特性、强度和刚度基本不变的条件下,轻量化后控制臂质量从2.62kg减少到2.21kg,减重15.6%,轻量化效果明显。     

拓扑优化在电驱变速箱悬置支架设计中的应用研究

模态频率是悬置支架设计过程中的重要设计参数。悬置支架模态频率的高低,对于电驱变速箱及其所在的新能源汽车的NVH性能有重要影响。本文以某电驱变速箱的悬置支架模态设计为例,以柔度为优化目标,以模态频率、体积为约束条件,利用拓扑优化方法对悬置支架的设计进行了优化,提升了其模态频率值。其中第一阶模态频率值由优化前的360Hz变为优化后的504Hz,提高了40%,优化效果明显。     

基于隐式参数化模型的车身结构优化设计

引入隐式参数化模型的概念,并结合有限元网格自动生成技术,对车身模型各项特性参数进行有效设置,可实现运算过程无须人工干预的优化循环,对车身结构进行形状与拓扑优化。以某车型为例,对前保险杠与碰撞盒组成的系统结构进行了基于耐撞性能的优化。优化后结构对于增强车身耐撞性效果明显。     

基于模态分析的整车加速轰鸣噪声研究与优化

针对整车加速工况下的轰鸣噪声,首先采用阶次分析方法确定了轰鸣噪声对应的发动机阶次和转速区间,然后针对副车架结构进行模态试验,基于模态分析结果提出副车架结构改进方案并进行验证,结果表明改进副车架后车内加速轰鸣噪声得以优化。这对于整车轰鸣噪声问题的优化解决具有一定参考价值。