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。     

某车型车身NVH和强度的分析和优化

车身扭转刚度和模态是白车身性能的重要指标,刚度和模态的高低决定了整车可靠耐久性能和NVH性能。对某改款车型进行模态分析,使用有限元分析软件进行模拟分析,通过拓扑优化找到了提升扭转刚度和模态的车身结构方案,解决整车耐久试验开裂问题。     

中型氢燃料电池货车车架多目标拓扑优化设计

以某中型氢燃料电池货车车架为研究对象,基于变密度法拓扑优化理论,实现了车架静态多工况刚度最大化和提高动态低阶固有频率的目标。保留车架附属连接件,以原车架外廓尺寸建立拓扑优化空间,采用各向同性材料惩罚函数进行多目标拓扑优化,获得最佳的车架结构布局,进行新车架结构设计。结果表明,新车架中部承载能力优于已经通过模态试验验证的原车架,最大应力下降35.6%;第一阶固有频率提高1.9 Hz,能够避开路面激励能量最大的区域;同时车架质量减轻7.8%,实现了氢燃料电池货车车架结构的专用化和轻量化设计。     

轿车前舱结构性能综合优化

为了改进汽车碰撞安全等性能,对国内某轿车新产品前舱进行了优化分析。根据原有几何模型,建立了有限元分析模型并进行了静力、模态和100%RB碰撞分析;参考该车总布置和接头位置,建立了前舱结构的局部体单元模型并进行多工况拓扑优化;对原设计进行了静力、模态和等效静态100%RB碰撞综合工况结构尺寸优化;根据优化结果修改模型,并进行了校核计算。结果表明:经过优化,车身100%RB碰撞性能得到改善且前舱一阶弯曲模态、弯曲刚度、扭转刚度均提高近10%。     

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。     

电动汽车变速箱壳体静动态分析及拓扑优化设计

以一种新型的电动汽车无动力中断两挡变速箱为研究对象,为了提高其稳定性和经济性,对其壳体进行设计与优化.首先,进行了壳体结构设计并建立其有限元模型.在此基础上,对壳体进行刚度强度计算和更加符合工程实际的约束模态计算,并通过约束模态试验验证了有限元模型的准确性.仿真及试验结果表明,壳体刚度偏低且前两阶固有频率与常用转速下齿轮啮合激励频率非常接近.根据静动态多目标拓扑优化结果指导壳体进行结构改进,改进后的壳体计算结果表明,强度基本不变,轴承孔区域最大位移由0.085 mm减小至0.07 mm,前两阶固有频率分别提高了24.8 Hz和50.2 Hz,降低了发生共振的风险,且质量减少了7.5％.     

基于模态应变能及灵敏度分析白车身模态优化

白车身优化过程中,由于板件较多,直接使用模态灵敏度分析的分析对象多且计算量大。本文引入模态应变能分析方法,从而减少模态灵敏度分析对象,提高优化效率。基于模态试验验证的有限元模型,选取模态应变能分析的一阶模态振型下的薄弱位置,缩小模态灵敏度分析的板件范围,再根据灵敏度分析结果对板件厚度进行调整,提高白车身一阶模态频率。最终结果表明,优化后一阶模态频率由15.75Hz提高到了16.50 Hz,同时白车身质量未增加,实现了白车身模态性能提升的同时车身不增重。     

车身结构NVH特性多目标拓扑优化研究

建立了某车身地板结构动力学有限元模型,通过分析自由模态固有频率和多点激励下频率响应,验证了车身地板数值分析模型的有效性。以地板结构各激励点最大振动速度的平方和最小化作为目标函数,建立了多目标拓扑优化模型。通过解读优化结果,提出了地板结构改进方案。改进后的车身地板结构各阶自由模态固有频率增加达10%以上,各激励点速度响应大大降低,NVH特性明显提高。研究表明,减小振动速度的多目标拓扑优化设计是一种改善车身NVH特性的有效方法。     

某货车驾驶室的振动控制与优化

为控制某货车驾驶室的振动,提高驾驶员乘车的舒适性,对该驾驶室进行了振动试验,分析获悉了该驾驶室的振动原因。从数据分析表明,该驾驶室怠速时与其发动机的激励频率发生耦合,产生共振。从振动根源出发,通过拓扑优化等手段,提升刚度及结构性能,对该驾驶室进行结构优化,优化的结果表明,首阶模态频率提升到了18.72 Hz,有效避开了发动机的怠速频率。研究的结果有效控制了驾驶室的振动,所提炼的方法及过程可以为类似结构体的振动控制提供借鉴。     

基于有限元法的微型客车车身设计与分析

基于某微型客车车身数据,运用有限元法,通过单元、焊点及网格划分建立了白车身结构模型。选取乘客舱位主要分析对象,明确模态分析边界条件后,通过约束与载荷定义确定了静刚度分析的边界条件,之后明确了弯曲与扭转刚度计算工况。通过模态分析结果,对白车身结构进行了优化改进,通过模态特性分析明确了改进方案的可行性,并进行了静刚度计算。结果表明,所提出的改进方案有效降低了车身激振频率,提升了车辆动态特性。     

基于某汽车驱动桥壳预应力模态灵敏度的优化设计

针对货车驱动桥壳低阶模态频率过高的问题,以某货车驱动桥壳为研究对象,以桥壳主要关键尺寸为设计变量,对驱动桥壳做了预应力模态分析,获得了结构的前六阶固有频率和振型。通过灵敏度分析方法获得了桥壳各设计变量对低阶模态频率的影响规律,基于灵敏度合理选择设计变量,以提高模态低阶频率为目标,整体结构质量不大于65 kg为约束条件,对桥壳做了优化分析,优化后模态低阶频率提高了约10 Hz;再次对优化后的模型做了强度与刚度分析校核;最后,利用台架对驱动桥壳做了垂直弯曲强度和弯曲刚度试验。研究结果表明:可通过设计变量对模态灵敏度的影响进行分析,来指导设计变量取值,从而提高驱动桥壳的低阶模态频率;经试验验证,试验结果与分析结果一致。     

基于NSGA-Ⅱ混合灵敏度分析的白车身轻量化优化设计

针对白车身的轻量化问题,提出了一种基于混合灵敏度分析的参数化优化方法。通过有限元仿真,标定白车身的弯扭刚度及模态性能。以试验设计分析零件厚度相对白车身弯扭刚度及模态的灵敏度,确定并筛选出对白车身刚度及模态性能影响不大的零件。将零件厚度作为多目标优化的设计变量,以白车身质量最小化、弯扭刚度最大化为优化目标,模态性能为约束条件构建多目标优化设计函数。基于NSGA-II遗传算法,进行白车身结构的轻量化优化设计。经Isight优化求解仿真,优化所选零件的厚度,轻量化设计了白车身结构。轻量化设计后的白车身性能仿真结果表明,其刚度及模态性能得到保证的前提下,白车身质量减轻了5.7%。     

基于模态灵敏度分析的某乘用车白车身结构优化设计

建立了某乘用车白车身模态有限元分析模型,计算了白车身的振动模态。对白车身1阶扭转频率对各板件厚度的灵敏度进行了分析,得到相对抗扭灵敏度较大的板件。以这些板件为设计变量,对白车身结构进行优化设计。优化后车身的1阶扭转频率由25.24 Hz提高为27.007 Hz,避开了发动机激励的共振频率,增强了整车强度。     

电动车车身正向概念轻量化设计

对某铝合金电动车车身进行了正向概念轻量化设计,建立了静动态工况下的车身拓扑模型,进行了基于动静态性能驱动的整车拓扑优化,确定了车身框架结构,并对拓扑优化结果并进行了工程修正,建立了几何结构初始模型。根据车身结构和截面特点,建立了车身简化力学模型,应用遗传算法进行了截面参数优化,基于优化后的参数建立了车身有限元模型,进行了接头区域灵敏度分析和优化,直至满足刚度要求。最后完成了样车试制和车身刚度试验验证,结果表明,设计出的铝合金车身结构满足了车身刚度要求,并达到了较好的轻量化效果。     

白车身质量块安装点动刚度分析与优化

建立了某A级车白车身的有限元模型,对白车身的各质量块安装点分别进行动刚度分析,得到质量块安装点的源点加速度响应(IPI)曲线,并且判断出动刚度相对较小的频率段。通过对IPI曲线峰值产生原因进行分析,分别选择尺寸优化和拓扑优化的方法对质量块安装点的动刚度进行优化。结果表明,采用尺寸优化和拓扑优化的方法进行优化设计可提高质量块安装点的动刚度。     

汽车镁合金车身设计

常温条件下对AZ61镁合金进行压缩变形实验,研究了镁合金材料的力学特性。采用镁合金结构对某轿车车身前端进行轻量化的改进设计,显著降低了车身质量。用有限元方法分别对原车身和镁合金车身的刚度和模态进行了计算和对比,对原车和镁合金车身的正面碰撞进行模拟计算和对比验证。结果表明镁合金车身的刚度、模态和碰撞的安全性满足使用的要求。     

某轿车白车身模态分析与优化

论述有限元模态分析基本理论,采用Hypermesh软件建立了某汽车白车身有限元模型.通过optistruct对该模型进行模态分析计算,得到白车身的各阶模态频率和模态特性.并对结果进行分析,提出利用各阶模态的应 变能分布,确定车身结构弹性变形最大位置的方法,有针对性地加强车身的局部刚度用以提高固有频率,最后计算出优化后的...     

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。     

汽车变速器箱体结构强度分析与优化设计

为了实现变速器箱体轻量化,对通过模态试验验证的某轻型货车变速器箱体模型进行了有限元分析,包括静力学和动力学结构强度分析。基于分析结果对箱体进行了拓扑优化设计。优化结果表明,在保证箱体刚度不变、强度变化小于5%、振动性能基本一致(第一阶自由模态减小了2.8%)的前提下,对变速器箱体的厚度、加强筋及局部进行优化,改进后箱体质量由30kg减为27.6kg,减轻了8%,达到轻量化目标。     

微型电动货车车架分析

通过建立改装的微型电动货车车架有限元模型,计算弯曲和扭转强度及刚度,结果满足许用应力要求。之后进行自由模态分析,得到各阶模态频率。在模态分析的基础上作谐响应分析,其实验结果为:在33 Hz和75 Hz的激励频率下,可能会造成车架共振。该研究结果可为后续结构优化提供参考。