针对白车身轻量化系数的结构灵敏度分析与软件开发

为实现白车身轻量化,以白车身零件厚度为优化变量,建立参数化模型。定义白车身静态扭转刚度工况并进行有限元分析,得到扭转刚度响应和轻量化系数,采用解析法推导轻量化系数对厚度的灵敏度。基于HyperMesh二次开发完成灵敏度分析流程自动化,求解白车身轻量化系数的灵敏度。根据灵敏度排序对白车身零件厚度进行优化,实现轻量化系数降低,扭转刚度提高,白车身质量减轻。     

参数化白车身结构轻量化多目标优化

利用SFE Concept建立某轿车白车身的参数化模型,采用有限元法对白车身的静态弯曲和扭转刚度、主要低阶模态进行分析,并将仿真结果与试验结果进行对比。将参数化白车身与动力总成、底盘、闭合件连接后,仿真分析整车正面100%碰撞安全性能并验证有限元模型的有效性。提出通过相对灵敏度分析确定白车身非安全件设计变量的方法,采用最优拉丁超立方方法生成样本点,基于径向基神经网络方法拟合近似模型,以白车身非安全件和正碰安全件为轻量化对象,通过第二代非劣排序遗传算法对白车身进行多目标优化设计。结果表明：在白车身静态弯曲刚度降低3.60%、静态扭转刚度降低3.91%、一阶弯曲模态固有频率降低0.09%、一阶扭转模态固有频率上升1.26%、正碰安全性能基本不变的情况下,白车身质量减少24.17 kg,减重7.42%,轻量化效果显著。     

基于隐式参数化的车身多学科轻量化设计

为实现整车综合性能的快速方案验证和优化设计,在新车型设计阶段构建车身隐式参数化模型,并对其进行模态、刚度和安全等综合性能计算,验证参数化模型的有效性。基于灵敏度分析、试验设计（design of experiments, DOE）方法和近似模型优化等策略,对某白车身进行多学科轻量化设计。优化设计结果表明,白车身的模态、刚度和安全性能均满足设计要求。     

PIAnO在白车身轻量化设计上的应用

以某SUV车型的白车身为研究对象,采用高效的实验设计和优化软件PIAnO,综合考虑其模态、刚度、40%偏置碰和侧碰等性能进行轻量化设计。确定并优化设计变量,对白车身刚度和模态性能进行近似建模。提出分段优化方案并进行仿真验证,得到的白车身质量减少11.93 kg,下降3.08%。将该轻量化白车身的100%正碰、强度、IPI和NTF性能进行验证,满足设计要求,证明基于PIAnO的白车身轻量化策略行之有效。     

基于隐式参数化耦合模型的车身集成优化

为提高车身截面优化效率,基于SFE CONCEPT构建白车身关注部位的隐式参数化模型,并与白车身有限元非参数化模型进行耦合,使参数化模型与有限元模型耦合边界处的连接关系随截面变化自动更新,通过试验验证耦合模型的有效性。基于试验设计（design of experiments, DOE）方法、近似模型、多目标优化等策略,对白车身耦合模型进行刚度和模态等多学科集成优化,实现车身局部结构快速轻量化设计。     

基于Isight与Tosca的抗侧滚扭杆装置优化分析

基于Isight和Tosca软件对抗侧滚扭杆装置轻量化设计问题进行优化分析.采用Isight软件集成Abaqus软件对扭杆轴进行结构参数优化分析;采用Tosca软件集成Abaqus软件和fe-safe软件对扭转臂进行结构拓扑优化分析,研究扭杆轴与扭转臂的轻量化设计方法.     

基于灵敏度分析的白车身扭转刚度优化

为提高某量产车型白车身(Body in White,BIW)扭转刚度,提出一种基于灵敏度分析的BIW刚度优化方法.深入阐述灵敏度分析原理和车身刚度优化策略,分析该车型车身开发中的37个低成本横向构件的料厚变化对BIW扭转刚度的影响.通过对BIW有限元模型的计算和分析,验证优化策略并对比优化前后的BIW扭转刚度性能.结果表明该方法以较低成本就可达到车身扭转刚度的较大提高.     

基于有限元分析的某轿车白车身轻量化设计

为了减轻某款SUV车型白车身的质量,建立了其三维数字模型,通过网格划分处理后得到了其有限元模型。对上述模型进行了动态分析和静力分析,得到了该其前六阶固有频率及刚度值。以得到的固有频率以及刚度值为依据采用单目标尺寸优化的方法对白车身的重量进行减重优化,并且将优化后的结果和优化前进行对比。结果表明通过优化白车身减重23.1kg,减重比例达5.31%。并且保证了模态频率值和刚度值在车身设计要求范围内,在不降低白车身安全性能的前提下实现了减重的目的。     

基于特征造型的重载货车辗钢整体车轮结构设计优化

为减轻重载货车车轮的质量、提高使用寿命,将常规的设计优化方法、参数化特征造型和有限元分析结合,进行重载货车辗钢整体车轮设计优化.以车轮轻量化为优化目标,基于特征建模方法确定设计变量,用有限元分析确定车轮强度和刚度的约束条件,建立辗钢整体车轮的设计优化模型.设计优化和参数化特征造型为有限元分析提供轮辐的几何尺寸,有限元分析主要进行优化后的车轮应力分析,并判断优化后车轮应力是否得到改善.参照＂GB 8601—1988铁路用辗钢整体车轮＂,采用通用CAD/CAE软件建立重载货车辗钢整体车轮的三维实体模型,对其进行设计优化,取得满意的效果.     

非承载式SUV白车身结构分析及优化

以某全新开发的SUV非承载式车身为研究对象,建立V91车身有限元模型,并进行模态分析.为使车身1阶模态满足目标值要求,对车身进行灵敏度分析和截面刚度分析,并提出改进方案.经过优化,车身的1阶弯曲模态提升7.8%,1阶扭转模态提升25.7%.研究结果可为企业研发非承载式SUV车身提供参考.     

白车身扭转刚度分析与优化

对某白车身建立有限元模,利用MSC Nastran软件进行扭转刚度和模态分析,在此基础上以车身重量为优化目标,在满足扭转刚度要求的条件下对零件厚度进行敏感度分析和优化分析,得到了符合设计要求的改进方案.     

基于隐式参数化的白车身建模方法

针对利用传统方法进行新车型概念设计时,需要在大量待选方案的基础上分别建立CAD模型和CAE模型,耗费大量人力和时间的问题,介绍车身隐式参数化建模的基本构成元素和高级构成元素、多层面建模技术和映射连接技术,以及基于隐式参数化的车身建模思路;对某车型前部白车身进行隐式参数化建模;对参数化模型与原有限元模型进行碰撞仿真分析和对比,结果表明用隐式参数化建模方法进行车型概念开发可行,能实现早期开发中车辆结构性能的快速评估.     

基于多模型拓扑优化方法的车身结构概念设计

为获得最优的初始设计方案,在车身概念设计阶段对车身结构进行拓扑优化。车身结构性能指标综合考虑整体刚度、局部动态刚度和碰撞性能,采用多模型优化(multi-model optimization,MMO)方法解决此类复杂工况的拓扑优化问题,通过调节设计空间和设置参数,获得车身最优载荷路径。根据拓扑优化结果初步形成车身框架结构,可为后期详细设计提供参考。     

基于概念设计的框架车身多目标优化系统

为实现概念设计阶段车身结构和性能的快速优化,构建多工况、多目标优化系统FVO,其中包括车身几何建模、有限元分析、结构优化等。该系统可以快速建立参数化框架车身几何模型,自动生成满足多工况要求的高精度有限元模型,利用多目标优化算法对车身的梁和板结构进行多工况优化计算,为用户提供满足众多约束条件的优化设计方案。在阐述FVO系统整体结构和具体方法的基础上,通过简单设计实例证明系统的有效性和准确性。     

基于概念设计阶段的解耦模式车门截面形状优化方法

为了提高车门静态刚度, 采用基于HDMR理论的多参数解耦优化方法与Morph技术结合, 对一款处于概念设计阶段车门的主截面形状进行优化。这种建模方法的特点在于通过少量的样本点识别形状变量之间的耦合关系, 进而将高维问题进行分解, 在保证精度的前提下提高计算效率。采用Kriging插值方法对Cut-HDMR的各项进行构造, 得到车门各刚度下的考察点位移和质量的近似模型, 进而利用非支配排序多目标遗传算法（NSGA-Ⅱ）对近似模型进行优化, 在车门静态刚度均达到设计要求的前提下合理进行减重, 使垂直刚度和扭转刚度得到了很大的提高。     

商用车驱动桥壳的有限元分析

针对东风汽车某商用车驱动桥壳结构上存在壁厚、质量重、成本高等不足,提出了用Pro/E软件对商用车驱动桥壳进行参数化建模,运用ANSYS有限元分析软件进行强度、刚度和动态特性分析,计算出桥壳在最大载荷下的应力分布以及在自由状态下的固有频率和振型。由此分析该桥壳是否符合桥壳结构强度与刚度要求,是否与路面引起共振。为后面能否进行轻量化研究提供依据。     

FSC方程式赛车单体壳车架设计

车架质量占赛车整车质量的比例很大,其在轻量化方面存在可优化空间。利用CATIA设计一种钢管桁架结构和单体壳结构的复合式车架,在HyperMesh中建立有限元模型,对车架的单体壳部分进行尺寸优化,确定不同区域层合板的最佳厚度,最终得到的车架质量为21.8 kg,扭转刚度为4 057 N·m/(°),较纯钢管车架减重约5 kg,刚度提高约1倍,满足设计目标。     

多目标轻量化的白车身隐式参数数值模拟

普通方法构建的白车身多目标轻量化设计模型存在精准度低、优化效果差的问题.通过隐式参数数值模拟方法,先对白车身构建隐式参数化模型,再通过非安全件轻量化优化设计和正面碰撞安全件轻量化优化设计实现白车身多目标轻量化.通过对该方法的性能优化验证及对比实验发现,经过多次迭代后,上述方法构建的白车身模型的精准度均大于90％,优化变化率大于8％.     

某光电经纬仪主镜轻量化设计与研究

为了得到符合主镜镜面变形要求的轻量化结构,利用三维建模软件UG建模,并用有限元分析软件Patran对主镜镜面面形进行分析。应选择微晶玻璃作为主镜材料;接着,对支撑结构进行优化;而且设计轻量化结构,并分别以筋厚以及镜面厚度为变量,分析两者对光轴垂直时的轻量化结构镜面变形量的影响,并最终得到优化后轻量化结构。结果表明,优化后轻量化主镜质量为35.55kg,轻量化率为59.39%,且光轴垂直时,PV=26.24nm,RMS=5.73nm,满足设计要求。     

某型横向橡胶止挡结构优化设计

采用多学科优化平台Isight和参数高阶网格变形软件Sculptor对某型横向橡胶止挡进行结构形状优化设计.通过Sculptor进行参数化建模,通过Isight多目标优化算法NSGA-II获得合理的形状参数.采用Abaqus进行有限元计算,结果表明改进后的止挡垂向静刚度满足设计要求,结构设计合理.