基于复杂工程约束的车身梁截面优化设计

通过对车身梁截面设计约束问题的研究,将车身薄壁梁截面形状优化设计问题和截面的材料、厚度等离散参数优化问题耦合起来。以工程设计中的可装配性和可制造性为设计约束,建立车身梁截面多目标优化方法。该方法以车身梁结构性能、成本、质量为目标,通过对梁截面形状进行独特的编码,实现以梁截面的形状、厚度、材料为设计变量的多目标优化模型,该模型采用NSGA-II遗传算法实现了多目标优化问题计算。基于该方法实现相应的软件模块并建立材料参数与厚度数据库。实例证明,该方法既可用于车身概念设计阶段确定满足设计目标且符合工程要求的梁截面形状参数,也适用于详细工程设计阶段对现有车身截面进行局部优化以增加车身刚度和减小部件质量。     

基于蚁群算法面向设计的车身关键截面生成方法

根据汽车车身概念设计阶段的车身造型、内部空间以及总体布置等方面的尺寸约束,考虑截面钣金件冲压成形等方面的形状约束要求,提出了一种生成具有指定截面特性的车身关键截面形状优化方法。该方法采用网格法思想将截面设计的可行域离散为若干节点,通过节点来控制截面的形状,基于蚁群优化算法建立了相关的数学模型并编制了相应的程序。通过某车型门槛梁截面的算例验证了该方法的有效性与实用性。     

基于P1N1植物生长算法的车身梁截面快速优化

为了在概念设计阶段快速有效地实现车身梁截面的优化设计,提出一种基于P1N1植物生长算法的截面快速优化方法。该方法结合汽车车身关键截面数据库,同时考虑了车身造型、内部空间、基本性能、制造工艺等方面约束条件。通过提取出截面数据库中的截面节点坐标以及截面性能参数,将数据库中梁截面的节点坐标作为设计变量,导入到P1N1植物生长优化算法中进行优化,从而控制梁截面的形状。建立基于P1N1植物生长算法的相关数学模型,并编制了相应的程序,通过算例验证了该方法能够高效实现车身梁截面的快速优化。     

基于耐撞性的车身轻量化设计

耐撞性的分析一般都是以板厚尺寸为变量,文中增加了截面形状变量对车身耐撞性影响的研究。首先,分析某型车初始正面全宽耐撞性能并对比试验进行标定;其次,依据前舱结构的比吸能筛选变量并进行参数化和试验设计;最后,为了提高耐撞性优化的效率,通过拟合Kriging近似模型,采用多岛遗传算法进行优化。优化结果表明:通过优化车身关键结构的截面形状和板厚,使得B柱峰值加速度和主要吸能梁结构的质量分别改善了1.23%和15.51%。     

轿车白车身概念设计阶段梁截面优化设计

轿车白车身刚度对整车的噪声、耐久性和安全性等都至关重要。在以梁壳单元建立的白车身线框模型基础上,推导薄壁梁截面特性参数的计算方法,引入比例向量为截面形状变化参数和设计变量,通过对白车身刚度进行灵敏度分析,以质量为优化目标,弯曲和扭转刚度为约束,得出车身的优化方案,并进一步推导得出目标梁的截面形状优化结果。优化结果表明,该方法能够在概念设计阶段为设计者提供有效的设计参考,缩短设计周期、提高设计质量。     

基于双层规划的白车身结构优化

在单次优化中,具有高维设计空间、多形态变量的优化易求解困难。因此将其分解成低维、单一形态变量的多层次优化。若优化分为双层次,上、下级相互依赖、相互作用、共同决定响应,即为双层规划问题。但是,双层规划令下级在上级的决策环境中寻求最优解,本质上求解困难。为此,通过上、下级间的迭代进行求解。为提高白车身性能并实现轻量化,应同时优化截面形状和板件尺寸。复杂截面形状的参数化引用网格变形技术,易引起板件穿透和单元质量差,进而导致单次优化的重分析失效而终止迭代。因此基于近似模型优化截面形状。然而,尺寸优化为实现轻量化而增加设计变量,随设计空间维数的提高响应面模型的采样点成倍增加、拟合精度急剧下降。因此采用Nastran Sol200优化的方法。根据截面形状和板件尺寸优化的特点,将双层规划法引入白车身结构优化,解决了优化求解困难的问题,同时有效提升其静态刚度、模态频率和实现轻量化。     

基于可制造性约束的车身变截面梁关联优化设计

在车身主断面设计过程中,变截面梁的设计一直存在较多问题,其形状设计受到结构性能和可制造性因素的多重约束。文中对车身变截面梁的设计问题进行了研究,通过构造基于工程约束的形状优化关联设计变量,建立了车身薄壁结构的多截面关联优化设计算法,实现了考虑可制造性约束的变截面梁优化设计方法,还可支持多种材料设计。同时提出了适合工程优化的最优解选择评分公式,实现了最优解的自动选取。该方法既可以应用于正向设计过程中车身主断面的变截面梁轮廓线的确定,也可对现有梁的结构性能的改进优化,实现制造成本降低和车身轻量化设计。文中给出具体的变截面梁关联优化算法,并通过某车型B柱截面优化实例验证了该算法的有效性。     

基于UG CAE的典型截面分析研究

选取了汽车车身设计过程中具有代表性的典型截面02E,利用UG软件中的CAE模块初步分析探讨了在截面设计过程中加强板布置、加强板厚度、截面尺寸这些重要指标对于扭转刚度、弯曲刚度及受力状态最大应力的影响,通过对该典型截面施加合理的扭转和弯曲扭矩分别计算在不同状态下截面的扭转刚度、弯曲刚度及加载过程中的最大应力,对比分析了加强板布置、加强板厚度、截面尺寸这些重要指标对截面性能的影响,为今后截面设计提供了一些指导。     

白车身典型截面及轻量化设计

白车身典型截面的设计直接影响着整个白车身各项性能,在概念设计阶段,传统方法对如何设计典型截面具体尺寸可以提升白车身弯扭刚度、模态性能没有明确方向,对提升性能同时控制车身质量也没有系统研究。通过对标杆车白车身不同位置的典型截面设置几何参数,得到不同参数截面下白车身弯扭刚度、模态及质量的灵敏度结果,进而根据灵敏度结果,经过多轮多目标优化,提升弯扭刚度、模态,降低车身质量,在概念阶段给典型截面尺寸设计提供量化指导方向。该方法已经应用于传祺系列车型的开发应用中,实现了典型截面设计指导和减重降本的效果。     

岸边集装箱起重机节点板的有限元分析与比较

针对常见的长腰形节点板与圆形节点板,利用ANSYS软件对岸边集装箱起重机钢结构进行有限元建模,分析比较两种形状节点板的应力分布情况.通过分析对比,发现两种形状的节点板在应力分布上呈有相同的规律,也存在一些不同现象.结合二者优点,可使节点板的形状得到优化设计,有效地发挥自身作用,减少不必要的材料浪费.     

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。     

基于网格变形技术的白车身多目标形状优化

市场的竞争压力促使汽车厂商致力于加快车身开发的进程,而基于计算机辅助工程(Computer aided engineering,CAE)的车身结构优化技术由此而成为业内的研究热点。与传统的尺寸优化不同,形状优化在工程优化中具有更大的潜力。将网格变形技术引入形状优化,提出基于近似模型的多目标形状优化方法。利用网格变形技术定义形状变量,并根据灵敏度信息筛选优化变量;采用优化拉丁方试验设计对设计空间均匀分布样本点,进一步拟合高精度的Kriging模型;运用多目标粒子群算法,保持其余性能指标满足预期的前提下,以白车身弯曲刚度和质量为目标进行优化。研究表明,所提出的优化方法成功用于白车身的多目标优化,设计者可根据优化结果权衡各个目标,以指导最终的决策。     

基于ANSYS的客车车身骨架优化设计

应用有限元分析软件ANSYS建立了车身骨架有限元模型并进行计算,采用其提供的优化方法对车身结构进行优化设计.选取车身骨架总质量为优化目标函数,状态变量选定为整车扭转刚度及车身低阶固有频率,设计变量选取为车身骨架主要型材的截面参数.最终保证客车在性能满足要求的前提下,减轻车身自重.     

基于梁单元的车身结构性能快速评估系统的开发

采用模板的方法构建了参数化的白车身概念设计线框模型,基于梁单元建立了柔性的车身结构有限元分析模型;建立了基于真实截面形状的参数化车身梁截面库,可直接计算截面的特性参数;实现了单元接头实现了对接头参数化精细模拟,提高了车身结构有限元模型的仿真分析精度;最后以实例的形式给出了该模型和详细车身结构模型的结构仿真分析的结果对比,结果表明采用梁单元模型构建车身结构符合车身设计初期的精度要求,并具有结构简单、计算速度快、易实现参数化等优点,适合在车身设计概念阶段快速评估车身的结构性能。     

功能梯度材料吸能盒碰撞仿真及优化

通过在铝合金成分中添加316L不锈钢制作功能梯度材料吸能盒,同时对其横截面形状进行优化形成五边形截面结构,并基于试验设计和响应面模型对五边形横截面的具体结构进行多目标优化设计.仿真结果表明:五边形功能梯度材料吸能盒能够实现稳定的从头部至尾部的折叠溃缩.和传统吸能盒相比,单位位移吸能效果提升,能够有效削弱碰撞对车身的损伤...     

连续变截面板及其应用中存在的关键问题

连续变截面板(TRB)制成的汽车零部件能够显著减轻车身重量,具有更好的承载能力,但生产中还存在诸多问题。论述了连续变截面板具有的优势;分析通过柔性轧制核心技术和利用计算机的实时控制来自动和连续地调节轧辊间距,以获取沿轧制方向板材预先定制的变截面形状;针对连续变截面板的具体变化特征来重新设计模具,研究冲压过程中的变形和材料流动性特性,讨论连续变截面板成形的回弹问题与控制,TRB可成形性综合评价等。     

白车身门、盖类钣金件压合工艺

正汽车门、盖类总成是车身的外表装配总成,装配后要求与周边零件保持均匀的间隙和良好的形状面差。钣金压合是白车身焊接过程中保证门、盖类总成内板和外板连接强度的同时,保证外观品质的一种工艺处理方法,采用钣金压合方式可以很好地解决内外板之间搭接的焊点对外观的影响,且通过内外板四周的完全压合可以解决强度要求。目前,白车身常用的钣金压合方法是包边。而包边通常有压边和滚边两种实现形式,     

基于梁截面的商用车驾驶室多目标优化研究

针对汽车白车身试验设计运行时间长、近似模型拟合精度低的问题,以某商用车驾驶室为研究对象,提出了一种基于梁截面的商用车驾驶室多目标优化方法。首先,在SFE-Concept中建立了驾驶室的隐式参数化模型,通过与经过验证的有限元模型进行对比,完成了对该模型的精度验证;然后,利用HyperMesh分析了驾驶室梁截面力学特性,找出了梁截面的控制因素,采用比例向量法对截面形状进行了控制;并结合HyperMesh、HyperMorph分别对驾驶室零件厚度和梁截面进行了灵敏度分析,在试验设计之前筛选出了关键优化变量;最后,构建了驾驶室的径向基—响应面混合近似模型,并且采用第二代遗传算法对驾驶室进行了多目标优化。研究结果表明:经多目标优化后,驾驶室质量下降了16.5 kg,减幅达5.4%,一阶弯曲模态频率、一阶扭转模态频率基本不变,弯曲刚度提升15.3%,扭转刚度提升7.7%;该结果说明商用车驾驶室目标优化效果较佳。     

基于拓扑优化和多目标优化的掀背门轻量化研究

应用拓扑优化和多目标优化设计方法,采用CAE分析软件Altair.OptiStruct和Altair.HyperStudy,对某大型SUV掀背门进行轻量化研究。得到掀背门原始结构的性能参数,确定优化目标;运用Altair.OptiStruct软件对掀背门结构进行拓扑优化,得出掀背门内板筋的最优布置;再运用Altair.HyperStudy软件对掀背门进行多目标优化,包括形状变量和尺寸变量优化,寻找到掀背门内板加强筋的截面尺寸和各部件厚度的最优解。优化后的结构在综合性能提高的同时,总质量也明显减轻,实现了轻量化的目标。     

汽车车身结构刚度与模态分析及结构改进方法研究

基于有限元分析方法,对车身结构的弯曲刚度、扭转刚度和低阶模态进行研究;建立某轿车的有限元模型,根据其刚度、模态分析结果和该车身的受力特点,通过调整关键结构件的厚度参数以及修改主要接头的连接关系和截面形状,成功地使车身刚度和模态性能达到设计要求.