车门结构多目标轻量化研究

针对现有结构多目标轻量化设计采用单一变量(如板件厚度为优化变量)的不足,将网格变形技术创建的形状变量引入到了车门结构多目标轻量化设计中,建立了以板件厚度与车门结构形状同时作为设计变量的参数化有限元模型。对该车门进行了动态试验测试,验证了有限元模型及计算结果的可靠性;考虑到该车门一阶频率过低的问题,将一阶频率最大、车门质量最小作为优化目标,垂向刚度、窗框刚度为约束,进行了试验设计(DOE),通过Kriging函数模型拟合了要优化的目标及约束,经过精度校验,验证了该近似函数模型符合精度要求;最后利用多目标遗传算法进行了寻优计算。研究结果表明:在垂向刚度、窗框刚度满足约束值的情况下,车门质量最终降低2.84 kg(减重达13%),一阶频率提高了25.8 Hz。     

基于模态和刚度的车门轻量化研究

以某车型左前车门为对象,将拼焊板与自适应响应面法相结合的方式应用于车门部件厚度优化进行轻量化研究.在Hyperworks中建立车门有限元模型,并对其进行模态、刚度分析.利用Hypermesh共节点模型模拟激光拼焊技术,将原点焊车门内板前、后部采用拼焊板方式连接进行优化设计.通过灵敏度分析,选取部分板件在HyperStudy中采用自适应响应面法对车门进行优化设计.优化后的车门相对原车门质量下降了6.01％.并对优化后的车门重新进行模态和刚度分析,验证了拼焊板和HyperStudy优化方法对车门轻量化研究方法的可行性.     

基于FEM的车门结构轻量化研究

有限元法(FEM)在结构分析中有着广泛的应用.通过对某车型前门建立有限元分析模型,分析其刚度,得出车门原有结构方案刚度值相比设计目标值有较大富余的结论,由此提出两种结构轻量化方案:改进车门加强板结构和采用激光拼焊板.两种方案都有效地减薄了车门料厚,达到了轻量化的目的.     

电动轿车车门多工况轻量化设计

针对某电动轿车的铝合金车门,建立了有限元模型,对车门进行了模态分析以及4种较恶劣工况下的刚度分析,提出了一种基于拓扑优化、尺寸优化及多工况同步优化的综合优化方法。以车门重量最小化为目标,建立了优化模型,并对车门结构进行了轻量化设计。结果表明:该方法能准确寻找车门结构性能的薄弱区域,优化后4种工况下车门刚度提高67%~73%,重量仅增加5%。     

某乘用车车门静态刚度与模态分析

为判断车门结构的合理性,针对车门在设计研发过程中存在刚度不足的问题,以有限元法为基础,结合相关试验标准,对车门的系统刚度特性和模态特性进行分析。分析结果表明,该车门自由模态频率、扭转刚度、侧向刚度和带线刚度在正常范围之内,下沉刚度不足,采用增加上下铰链加强板和窗框加强板厚度的方案,使下沉刚度有明显改善,有望给车门结构的设计及改进提供必要的依据和支撑。     

车门垂向刚度分析及优化

车门垂向刚度是车门强度性能的一个重要指标,直接影响到车门开关可靠性。文章以前车门为例,通过ABAQUS有限元软件计算得到了前门开启65°时的垂向刚度;然后通过试验设计,分析了车门各部件板厚对车门垂向刚度的灵敏度;最后针对板厚、铰链位置、铰链补强板对车门垂向刚度进行了优化。     

基于刚度的铝合金汽车前罩轻量化结构设计及分析

以某款车型前罩为研究对象,基于静态刚度与前罩外板弹性变形能力,通过材料替换与结构尺寸拓扑优化对前罩进行轻量化设计与分析,并通过与试验结果的对比,验证了前罩有限元仿真方法的准确性。轻量化设计的铝合金前罩满足了静态刚度以及外板弹性变形能力要求,减重效果达到47%。     

高速机床工作台筋板的结构仿生设计

针对高速机床工作台的轻量化设计要求,采用结构仿生的方法对其筋板布置方式和参数进行了优化。在分析轻质高效生物体结构的主要特点及其构型规律的基础上,总结出几条轻量化仿生设计准则,并根据结构仿生的基本方法提出工作台筋板的6种仿生构型。利用Ansys的APDL程序分别确定最优参数,验证轻量化效果。结果表明:根据变形区域调整筋板分布形式,以及在最大变形梯度方向上设置对角筋能够实现结构比刚度效能的提高,为改变传统的筋板设计思路提供了一种新方法。     

基于灵敏度的车门下沉刚度分析及优化

文中将灵敏度分析方法和优化方法相结合,快速有效地解决汽车车门下沉刚度不足的问题。首先在灵敏度方法的相关理论基础上进行灵敏度分析,找出影响车门下沉刚度的灵敏部件,将灵敏部件的厚度作为优化设计变量、车门下沉刚度目标值作为约束、车门部件的重量作为目标函数建立优化模型,运用adaptiveResponseSurfaceMethod优化算法,找出部件厚度的最优值,在满足车门下沉刚度的同时使车门轻量化。     

基于模态和刚度的车门优化研究

首先运用试验分析技术和有限元分析方法对某乘用车车门进行模态分析,得到了车门固有频率和振型,并对比试验数据验证了有限元模型的准确性。然后对车门的侧向刚度、下沉刚度、扭转刚度进行求解。最后基于模态应变能对车门能量集中部位进行准确定位,并对车门内板下侧等部位进行了优化,提高了车门低阶模态、刚度值。取得了较好的优化效果,为车门的后续优化设计提供了指导。     

基于HyperStudy的车门结构多目标优化方法研究

运用Optistruct求解器对某国产车门的静态刚度和模态性能进行分析,经与该公司的目标值进行对比,发现车门的刚度性能分配不合理且模态性能不满足要求。根据分析结果,以降低车门质量、满足车门性能要求为目的,提出基于Hyper Study通过Hammersley试验设计构造出各工况响应的Kriging模型并对车门结构进行多目标优化。优化后的车门提高了模态性能、合理分配了刚度并取得了良好的轻量化效果。最终用实验对该优化方法的精度和可靠性进行了验证。     

基于Plackett-Burman试验设计的某车门结构件厚度优化

建立某车门垂直刚度和一阶模态的有限元模型,分别计算出车门初始设计时的垂直刚度与第一阶模态;利用PB试验设计找出对车门垂直刚度和一阶模态影响较大的零件,以这些零件的料厚为设计变量,利用OptiStruct进行尺寸优化。优化后在车门第一阶模态频率满足设计要求的同时,车门总质量比优化前减少了3.4%,车门的垂向刚度则提升了34.75%,取得了较好的优化效果,为车门的后续设计提供了指导。     

基于隐式参数化技术的车门内饰板安全性设计

合理设计车门内饰板形状和厚度可以有效地降低乘员损伤程度,同时减少内饰板质量。将隐式参数化技术运用在车门内饰板开发过程中,建立了参数化车门子系统有限元模型,利用多目标优化算法在近似模型基础上优化扶手形状和内饰板厚度。案例表明:该方法可以成功的解决车门内饰板安全性设计和轻量化要求的多目标问题,大大缩短开发周期。     

某型装载机车门扭转刚度分析及优化

针对某型装载机车门设计中扭转工况刚度无法满足设计目标的问题,提出采用有限元线性力学分析与灵敏度分析相结合的办法快速筛选出对车门整体扭转刚度影响较大的部件,该方法可缩短研发时间,提高生产效率。灵敏度分析筛选出该型车门内板中部门框及门锁处加强板区域存在优化空间。根据工程经验结合力学知识进行问题区域设计优化。优化后,对锁上方至门翻边处施加载荷工况,刚度提升94%。对锁下方门边框处施加载荷工况,刚度提升148%。     

基于弯曲刚度和扭转刚度的白车身优化分析

随着全球能源的日益紧缺和和制造成本增加,汽车轻量化设计已经成为汽车制造商的主流设计。为了降低白车身的重量,提出了基于刚度灵敏度的方法来实现减重。以处在开发的中后期的某款车为例,利用有限元软件Nastran进行了计算和分析。综合质量灵敏度、刚度灵敏度和优化板件的数量,提出了两种优化方案。并考虑到汽车处在的开发阶段、成本以及整车性能,选取了最佳的优化方案,在不降低汽车性能或者性能降低较小的情况下,实现了车辆的轻量化。最后对优化方案的选用原则和要求进行了总结。     

白车身基于灵敏度分析减重优化技术

建立某SUV车型白车身的有限元模型并分析计算车身刚度及其模态,在此基础上分析板厚对对白车身弯扭组合工况的灵敏度,找出影响车身结构特性的关键结构,对板厚进行优化分析,实现车身轻量化设计。优化结果显示:通过车身刚度灵敏度分析及其板厚优化,可实现车身的减重优化,为车身的优化设计提供参考。     

基于Taguchi与TOPSIS-熵的车门多目标离散稳健优化研究

车身轻量化已经成为当前研究的重要方向,而车门作为汽车车身的一个相对独立的部件,如何在保证性能要求的基础上实现其轻量化是当前研究的热点。为实现车门轻量化,并保证其刚度、模态及耐撞性等性能,同时提高设计的稳健性,提出了一种基于连续Taguchi方法和TOPSIS-熵的多目标离散稳健优化算法;该方法充分利用了试验数据的决策信息,使优化效率大大提高。采用提出的算法对国内某款汽车前门结构进行优化的结果表明,不仅能满足刚度和模态要求,车门质量下降了28.44%,柱碰工况所吸收的能量增加了3.07%,同时提高了车门系统的稳健性,在工程实际中,具有非常强的实用性。     

CAE模拟分析在车门刚度设计中的应用

结合上汽通用五菱汽车股份有限公司桌款新车型的车门内板的设计开发,介绍了利用CAE分析软件为指导、提高车门内板刚度的一些方法与技巧,提出了一种运用CAE分析提高车门总成刚度的新思路.     

基于等效静态载荷法的机床溜板箱结构优化

高速高精密机床要求运动部件在满足一定的自振频率及静刚度的前提下尽量降低质量,以提高机床的加工精度与加工效率,减小驱动功率,降低机床的能耗。文中以某型号锥齿轮磨齿机溜板箱为研究对象,采用分层优化方法对结构进行轻量化设计。首先采用等效静态载荷法,以结构静刚度最大为优化目标,设计结构的筋板最优布局;然后再用尺寸优化方法,以溜板箱的质量为优化目标,约束溜板箱的自振频率,以筋板的厚度为设计变量进行优化设计。与原模型相比,优化后的溜板箱质量减少了3.4%,而1阶固有频率增加了30.8%,结构静刚度基本不变。研究表明,采用提出的分层优化方法,综合应用结构拓扑优化和尺寸优化技术,可得到具有良好动静态性能的轻量化运动部件结构。     

CAE技术在空间相机光机结构设计中的应用

CAE技术在空间相机光机结构设计中发挥着不可替代的作用,主要表现为在光学元件的轻量化设计、形状的优化设计、材料的优化选择,进行光学元件支撑结构的灵敏度分析、优化设计、轻量化设计,整机结构形式的优化选择及结构强度、刚度分析等方面对设计起着决定性的指导作用,是现代设计方法中最重要的手段之一。