基于Optistruct某车型悬置拓扑优化设计

发动机悬置支架作为悬置系统中的重要组成部分,其强度对悬置系统性能至关重要。文章针对实际工程中某车型的悬置支架的结构进行优化设计:利用Opti Struct软件进行了拓扑优化,结合实际工程设计约束重新设计了支架的结构,最终得到轻量化的结构设计方案。     

多工况下微型电动车车身结构拓扑优化设计

以车身多工况权重刚度最大化为优化目标,以体积比、节点位移及一阶频率为约束条件,建立了微型电动车车身结构多刚度拓扑优化模型。在采用线性加权方法将多刚度这一多目标优化问题转化为单一目标优化的过程中,基于层次分析法提出了多工况权重比的计算方法。该方法使车身优化设计中权重比的设定有据可依,可避免由于设计者主观因素造成的权重比偏差。该多刚度拓扑优化模型体现了车身结构的拓扑优化设计,得到了满足性能要求的清晰车身结构。     

某车型怠速车身抖动的原因排查及解决方法

某款车型在开发过程中出现怠速车身抖动问题,抖动较为严重,主观感觉明显。通过对悬置系统隔振率、空调压缩机振动、风扇振动、排气振动、转向系统模态、整车车身模态等可能引起车身抖动原因的分析、排查,最后确定怠速车身抖动为悬置隔振性能差、整车车身模态和发动机二阶激励耦合引起。通过对悬置系统的隔振性能进行优化,以及调整空调开工况发动机怠速转速,解决了车身抖动问题。     

发动机动力总成悬置系统模态分析与优化

悬置系统设计的核心是合理设计悬置元件的位置、角度和刚度,以提高悬置系统各向谐振模态解耦度,并使各向自振频率分别避开发动机怠速频率、车架、车身各向自振频率等,从而提高悬置系统的隔振效果。在悬置系统模态分析的基础上,建立了以提高悬置系统解耦度和各向谐振频率尽可能接近期望值为目标的悬置系统自动优化设计数学模型,并以某发动机动力总成悬置系统为应用案例,对其悬置元件的位置、角度和刚度进行自动优化设计计算,获得了预期的优化效果。     

发动机悬置系统的初步设计

引起汽车振动的两大主要振源:一个是发动机产生的有规律振动激励;另一个是路面产生的随机振动激励。通过优化设计动力总成的悬置系统;不但可以隔振动力总成的小振幅,中、高频率振动传到车身;同时,也能隔振车身的大幅度,低频率振动传到动力总成。根据发动机、变速箱、离合器及其它零件的惯量参数,进行计算动力总成的惯量参数;然后根据动力总成的惯量参数,进行优化设计各个悬置位置和刚度,使悬置系统达到初步良好的模态。最后,通过matlab软件分析,将悬置系统模态进一步的优化。     

电动低速汽车车身结构刚度约束拓扑优化设计

电动低速汽车能满足人们对低速、短途运输的需求,同时具有绿色环保的特点,正越来越引起人们的关注。根据轿车车身刚度和电动低速汽车的特点,确定了电动低速汽车车身刚度参考标准,然后以某电动低速汽车为例,运用拓扑优化设计,结合实心梁—空心管梁等效材料方法,得到车身材料分布初步方案,随后根据该方案和可制造性原则,详细设计了车身结构。分析结果表明,基于刚度优化设计的电动低速汽车车身结构,其刚度和强度更优。     

结合应力全局化与层次分析的拓扑优化设计

客车骨架作为主要承载件,其强度是否可靠直接决定整车的安全性。应用CAE分析方法对公交客车车身骨架进行拓扑优化设计,将材料许用应力惩罚函数引入到实体各向同性材料惩罚方法中,构造出基于应力全局约束的拓扑优化模型。采用层次分析法确定各工况最优权重系数,以综合工况下柔度最小为目标函数,将多工况下多目标优化问题转化为单目标问题求解。结果表明,优化设计后的车身结构应力布局均优于现有结构,车身弯曲刚度和扭转刚度分别增加了6.15%和7.14%,整车结构性能明显提升。     

应急监测拖车车身骨架结构分析与轻量化研究

运用有限元分析理论,在ANSYS Workbench有限元软件中建立应急监测拖车车身骨架结构的有限元模型,并对其进行静力学分析和模态分析。根据分析结果采用拓扑优化方法对应急监测拖车车身骨架进行拓扑优化设计,根据拓扑优化结果并结合车身骨架的设计和制造工艺要求,对车身骨架结构重新进行布局和设计,得到优化后的车身骨架结构。通过相对灵敏度分析找出对车身骨架性能不敏感但对车重敏感的设计变量,采用多目标尺寸优化的方法对应急监测拖车车身骨架结构进行轻量化设计,并对其在水平弯曲、极限扭转、紧急制动和紧急转弯4种典型工况下的性能进行对比。结果表明:优化后的车身骨架在满足各项性能要求的前提下,实现减重86.57 kg,减重率为14.08%,取得了一定的轻量化效果。     

全承载式客车车身结构轻量化设计

以某全承载式客车车身结构为基础车型,构建拓扑优化模型,把车身侧围及顶盖部分区域作为设计空间;以质量分数为约束条件,加权柔度最小为目标;选取最为常见的四种极限工况,通过Hyperwork软件中的OptiStruct进行计算,经过若干论迭代后得到拓扑优化的结果。根据拓扑优化结果,结合工程要求及规范和客车车身应具备的整体性能,指导客车车身设计,在保证车身结构性能要求的前提下,合理布置材料,提高材料的利用率,减少冗余,达到车身结构轻量化的目的。     

考虑动态特性的多工况车身结构拓扑优化研究

由于车身结构在汽车行驶过程中主要是保证其静动态承载性能,因此在概念设计阶段考虑其多种承载工况,特别是车身的动态性能要求来确定车身结构的最佳拓扑形式十分重要。结合整车多工况多体动力学分析,运用折衷规划法定义整车实际行驶工况下车身结构静态刚度和动态振动频率最大化的综合目标函数,通过层次分析法确定各工况的最优权重系数,进行车身结构的综合目标优化设计。以方程式赛车的车身结构设计为例,进行综合目标的拓扑优化设计,结果表明该方法进行车身结构的概念设计可行且有效。同时,经对比根据设计经验和基于正交试验定义权重系数的两种方法得出的优化结果,其车身的刚度和前6阶频率均有不同程度的提高,且结构更加合理,同时提高了计算效率。     

某重卡动力总成悬置系统稳健性优化设计

考虑橡胶减振产品刚度易受材料、制造工艺等因素影响,导致刚度上下波动,从而对系统减振隔振性能很大的影响。以某重卡动力总成悬置系统作为研究对象,以悬置刚度为设计变量,固有频率合理配置和解耦率为约束条件,以能量解耦率为目标,对悬置系统进行稳健性优化设计。结果表明,与确定性优化相比,稳健性优化设计不仅能够优化出合理的刚度参数,而且悬置系统NVH性能稳健性和可靠性显著提高,其中主要振动Roll方向频率的sigma水平从2.32sigma提高到3.19sigma,可靠度由94.25%提高到99.85%。     

基于拓扑优化与灵敏度分析的公交车车身骨架轻量化

运用有限元思想,采用优化设计方法,对某客车公司12 m公交车车身骨架进行了轻量化研究。以建立的车身骨架有限元模型为基础,进行了水平弯曲、极限扭转工况以及自由模态的模拟,分析了骨架的静动态特性。以骨架的一阶弯曲频率、一阶扭转频率、弯曲柔度以及扭转柔度为约束条件,以体积最小为目标函数,对骨架进行了拓扑优化。以拓扑优化结果为依据,选取371组杆件为设计变量,对骨架进行了灵敏度分析。根据拓扑优化和灵敏度分析的结果,结合企业对定型产品的规定要求以及钢结构材料的国标标准,提出了车身骨架的轻量化方案,使骨架质量减轻了240 kg。与原骨架相比,新骨架保持了振动特性,强度性能明显改善,实现了客车车身骨架轻量化目标。     

某SUV变速箱悬置支架优化设计分析

针对某SUV加速工况下车内噪声过大问题,分析了车内噪声过大的原因,测试诊断及有限元分析表明变速箱悬置支架在对应的频率下产生明显共振,悬置支架的设计对车内噪声水平有着重要影响。结合测试及仿真分析结果,对悬置支架进行拓扑优化,优化设计方案的仿真分析结果表明悬置支架的模态频率和动刚度得到提升。优化设计的样件装车后,整车道路试验结果表明车内共振带明显减弱,车内噪声降低。     

汽车发动机悬置系统的隔振分析及优化设计

为提升汽车行驶过程中的舒适度,需保证汽车具有较好的隔振性能,因此,本文以汽车发动机悬置系统为例,研究汽车发动机悬置系统的隔振分析及优化设计。以该发动机悬置系统的实际参数为依据,进行汽车发动机悬置系统隔振性能解耦分析,并通过ADAMS软件,构建悬置系统仿真模型,获取悬置系统不同方向的解耦率结果,确定悬置系统隔振性能情况;并针对分析结果进行悬置系统设计优化。通过优化后的动刚度分析结果可知,优化设计后,发动机悬置系统的隔振性能满足标准需求。     

电动改装轿车车身结构拓扑优化分析

把拓扑优化设计理论引入某电动改装车的承载式车身设计，利用先进的有限元分析软件，在电动改装轿车车身结构拓扑优化分析中实现了多工况、多状态变量条件下的拓扑优化设计，确定了下车身的最佳结构方案，进而在此基础上建立了新的有限元模型，并进行了模态、刚度和强度分析，设计出最终的下车身改造结构。     

基于Altair-OptiStruct的客车车身结构拓扑优化设计

采用Altair-OptiStruct对某型客车车身结构进行拓扑优化计算,实现客车车身结构轻量化设计。根据优化空间最大化的原则,建立车身拓扑优化模型,然后分别对弯曲工况和弯扭组合工况进行车身结构拓扑计算,最后对新的车身结构性能进行验证评价。结果表明:拓扑优化后的车身骨架性能得到了提高、质量减少3.8%,优化结果可为客车轻量化设计提供参考。     

变密度法在车身焊点布置拓扑优化中的应用

为探索焊点布置对乘用车车身振动特性的影响,将变密度拓扑优化法应用于车身焊点布置的设计中,改善乘用车车身共振问题。首先,确定影响车身低阶模态频率的关键部件,然后将车身结构进行分区,最后应用变密度法对车身关键部件的焊点进行分区拓扑优化。结合乘用车车身焊接工艺,以车身低频固有振动特性为优化目标,以车身焊点体积最少为约束条件,以焊点单元密度为设计变量,对车身结构焊点布置进行拓扑优化。经模态分析,结果表明拓扑优化后车身焊点数目缩减了2.38%,车身的一阶模态频率为27.53 Hz,提高了1.28 Hz。将变密度法应用于乘用车车身焊点布置拓扑优化设计,有助于确定车身焊点的最佳布局,减少结构共振的可能性。     

基于CAE分析的变速器后悬置支架优化设计

提出了基于CAE分析的优化设计方法及工作流程,并基于此流程对某车型变速器后悬置支架进行了优化设计,改进了后悬置支架的结构,既减小了后悬置支架的净质量,又确保了零件性能。     

公交客车车身骨架拓扑优化结构分析

针对国内客车车身设计质量过大的问题,提出了应用拓扑优化方法对某款城市公交客车的车身骨架进行轻量化设计的构想。基于HyperMesh软件中的OptiStruct模块,运用变密度法对客车车身骨架进行拓扑优化设计与分析,其分析结果可为企业的车身骨架设计、改进和优化提供实际的参考和指导。     

结构拓扑优化分析在电动小车车身的轻量化的应用

为进一步减轻某电动小车的质量,将拓扑优化理论应用于电动小车的车身设计中。将全车身和下车身分别作为优化结构,在相同刚强度要求下,全车身结构所需材料会更少,利用有限元分析软件Hypeworks,遵循电动小车的结构要求对电动小车下车身和全车身分别进行优化设计,由设计结果建立起各自的CAD模型。对2种设计模型的质量、模态和应力进行比较分析,最终得出全车身轻量化结论,并为车身结构性改进提出了有效的建议。