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。     

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%。     

基于灵敏度及尺寸优化的汽车车门轻量化

以国产某小车车门为研究对象,建立车门有限元模型,对车门进行垂直、侧向刚度分析,并进行自由模态分析和模态试验,验证模型的有效性。计算各部件对车门刚度和一阶模态的灵敏度,确定敏感区域。基于灵敏度分析方法,以车门质量最小为目标函数,在保证车门刚度和一阶模态频率不降低的前提下,结合尺寸优化设计方法优化车门各部件厚度。优化结果表明,车门下沉刚度提高了12.03%,水平刚度提高了1.04%,一阶模态频率提高了0.2 Hz,车门的总质量下降了4.74%,达到了良好的轻量化效果。     

基于神经网络和响应面近似模型的车门性能多目标优化

通过优化前车门模态、刚度以及轻量化,以改善整车性能和车内舒适性是车辆NVH的研究热点之一。以某乘用车左前车门为研究对象,计算分析其模态和刚度性能。以关键零部件厚度为设计变量,通过最优拉丁超立方试验设计获取样本数据,构建车门模态、刚度及质量的神经网络和响应面近似模型。以车门一阶弯曲模态频率最大化、质量最小化为优化目标,其余性能为约束,运用NSGA-II遗传算法进行性能多目标优化。结果表明:车门一阶弯曲模态频率提高1.24Hz;车门质量减少3.63kg,轻量化率为13.57%,其余性能均达标。基于多种类近似模型的多目标优化方法可有效提升车门性能。     

基于正交试验设计的车门系统参数优化

以某车型的左前车门为研究对象,将多目标优化方法与正交试验设计设计方法相结合的方法应用于车门系统零部件厚度参数优化设计。利用Hyperworks软件建立车门有限元分析模型,并对其进行模态、刚度分析,然后进行模态试验和刚度试验验证分析模型的正确性;以车门板件厚度为变量对车门系统各个性能进行灵敏度分析,选取对车门性能影响较大的车门板件厚度为控制因素,应用带权重的分目标乘除法构造车门系统的综合性能评价函数,采用正交试验设计方法针对车门系统的综合性能进行参数优化设计,最终获取车门系统各个零部件厚度参数的最佳组合。     

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。     

汽车车门多学科性能分析与轻量化多目标优化设计

为确保车门力学性能、结构性能、安全性能以及实现轻量化,以汽车前车门为研究对象对其进行有限元模型建立、动静态特性分析并基于LS-DYNA进行碰撞分析。将分析结果结合预期目标,提出以轻量化为主要目标,同时提升下沉工况刚度、窗框中部刚度、优化一阶模态频率的多目标尺寸优化问题。通过建立数学模型,结合Plackett-Burman设计对变量进行灵敏度分析,再通过Hammersley法进行试验设计(DOE)并运用HyperKriging法得到拟合模型。采用多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化,得到Pareto解集。根据经验,从非劣解中挑选最优解。将优化结果进行分析验证。结果表明:优化后汽车车门性能达到预期目标,质量减轻0.23 kg。     

轿车后车门有限元分析

建立后车门分析的有限元分析模型,对后车门在自由状态下进行模态分析;在四种工况下对后车门的扭转刚度进行分析;在四种工况下对后车门进行下垂刚度的分析,通过CAE分析,为结构设计选择及结构优化提供了理论依据.     

车门静动态特性分析与优化设计

为了获取车门的静动态特性,采用有限元技术创建车门网格模型,释放所有自由度,基于模态特性仿真得到其固有频率,与激励频率不重合,可满足动态特性设计标准。采用力锤激励法对车门进行模态测试,有效验证了仿真的可信度;通过施加相应的载荷和约束,得到其扭转刚度变形和侧向刚度变形均符合设计要求。采用多岛遗传算法对车门厚度进行全局优化,最终达到了重量与性能的最优。     

车门隔声量的多学科设计优化

汽车NVH性能越来越受到生产商和消费者的重视,车内噪声水平是其重要的一项评价指标。对车门结构进行优化设计可以提高车门隔声量,降低车内噪声,提高整车NVH性能。文中分别运用质量定律和有限元方法计算简单板件的隔声量,有限元方法计算车门的隔声量并与车门隔声试验结果对比,证明有限元方法的准确性和方便性。考虑车门在模态、刚度、总质量的约束下,以车门隔声量最大为目标,对车门结构进行多学科优化设计。选取车门主要板件厚度作为优化变量,采用最优拉丁方试验设计采取样本点,多项式响应面法建立近似模型,运用连续二次规划优化算法求解优化问题最优解。优化后的车门与原车门相比,车门隔声量提高了1.2 d B,优化效果明显。     

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。     

基于灵敏度分析的商用车白车身轻量化研究

对某商用车白车身进行模态、弯曲刚度及扭转刚度有限元分析。然后对该白车身总成构件进行灵敏度分析,以确定优化设计变量,在保证白车身模态及刚度性能不比优化前降低的前提下,以白车身总质量最小为优化目标。通过优化,使该白车身总成质量降低约5.1%,同时固有频率及刚度性能也有略有提升,达到了轻量化效果。     

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。     

基于空间多层形貌优化的车门轻量化设计

针对传统形貌优化技术的起筋只能沿板件法向正方向的局限性,应用空间多层形貌优化技术解决了该问题,结合工艺可行性、结构功能及性能等要求,对车门内板进行结构轻量化设计,并进行了实车门刚度台架试验验证。在不增重的前提下,提高了扭转刚度,满足了车门设计目标要求,实现了车门轻量化设计。     

基于多目标优化的钢-铝混合轻量化车架设计

以国产某SUV车架为研究对象,建立了车架有限元模型,对车架进行弯曲刚度、扭转刚度分析,并进行模态分析和模态试验,验证模型的有效性。利用正交试验法确定了材料轻量化部件,并将这些部件的钢材料替换成铝合金,得到钢-铝混合轻量化车架。针对钢-铝混合轻量化车架刚度和模态性能的减弱问题,采用基于折中规划法的多目标形貌优化方法对部件进行优化改进,提高了车架的刚度和模态性能。设计结果表明,使用钢、铝材料结合多目标优化方法设计的钢-铝混合轻量化车架相比原钢质车架在保证一定的刚度和模态性能条件下,质量减轻了6.7kg。     

基于近似模型和优化算法的车门结构轻量化设计研究

针对样车车门结构轻量化改进任务,通过建立车门有限元模型,利用计算机仿真获得车门的刚度、强度、动态特性、被动安全性等性能指标。应用集成多学科优化设计软件Isight与有限元求解分析软件OptiStmct,在试验设计的基础上,对样车白车身的一阶模态频率进行了优化,使其由15.13Hz提高到了17.5Hz;同时,基于神经网络近似模型与模拟退火算法完成了样车车门的轻量化工作,在车门性能不降低的前提下,实现减重3.7000kg。     

某型乘用车车门刚度分析

车门的下垂刚度是车门刚度设计中重要指标之一,也是汽车重要力学性能之一。针对某型乘用车车门的下沉刚度问题,以线性有限元理论为基础,运用ANSA建立车门的有限元模型并划分网格,利用MSC.Nastran对该乘用车车门进行下垂刚度分析,计算出该车门的刚度值,并根据该刚度值得到该车门的位移云图和应力云图。通过对其弯曲、扭转刚度的分析,验证车门不同位置的受力情况,获得该车门最薄弱的位置,验证该车门是否合理、可靠,有利于进一步提高车门的装配质量。     

基于正交试验-形貌优化法的钢铝复合车架设计

以某国产SUV车架为研究对象,建立车架有限元模型,对车架进行弯曲、扭转刚度分析,并进行模态分析和模态试验,验证模型的有效性。利用正交试验法确定材料轻量化部件,并将这些部件的钢材料替换成铝合金,得到钢铝复合轻量化车架。针对钢铝复合车架刚度和模态性能的减弱问题,采用折衷规划法的多目标形貌优化对部件进行优化改进,提高车架的刚度和模态性能。研究结果表明,采用正交试验结合多目标形貌优化法得到的新车架在质量减轻6.7kg的同时提高了刚度和模态性能,达到了良好的轻量化设计效果。