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。     

基于主断面刚度优化分配的车身正向概念设计

提出了基于刚度优化分配的车身正向概念设计流程。根据车身结构拓扑与刚度分布紧密关联和相互影响的特点,提出了车身刚度链设计方法。建立了基于梁单元的车身简化模型,确定了18个主断面位置,建立了以主断面为节点的车身刚度链数学模型。针对车身刚度分布问题,研究了基于车身刚度链的整体刚度优化分布方法,建立了车身弯曲刚度优化分布问题的数学模型,利用遗传算法进行了求解,确定了各主断面的材料分布。与已有近似标杆车CAE模型的刚度仿真结果进行对比,验证了该刚度优化分布方案的合理性以及车身刚度链方法的有效性。     

某运动型汽车车身骨架轻量化设计

建立了某运动型汽车车身骨架有限元分析模型,根据车身骨架特点,确定了车身轻量化设计的设计变量;根据车身骨架静态分析,确定了轻量化设计的约束条件,从而建立了运动型汽车车身轻量化设计的数学模型;并通过轻量化设计给出了车身骨架的优化设计方案。     

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。     

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.     

概念设计阶段基于混合元模型的纯电动铝合金汽车车身轻量化优化设计

在汽车车身概念设计阶段,针对轻量化设计及优化白车身刚度问题,建立了某款纯电动铝合金汽车车身骨架基于真实接头的简化力学模型。运用灵敏度分析筛选出灵敏度较大部件,然后利用元模型的优化方法(hybrid and adaptive meta-modeling method,HAM)对灵敏度较大部件进行截面厚度优化,使优化目标车身质量得到了降低,同时改善了车身的模态和刚度,根据研究的数据制造了电动车车身。     

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。     

汽车车身轻量化材料的应用及发展

车身轻量化在汽车轻量化中起着非常重要的作用,采用轻质材料是当前车身轻量化的主要途径。分析了几种轻量化材料的特点,针对车身结构特点及性能要求,综述了轻量化材料在国内外汽车车身中的应用及其发展趋势。     

汽车轻量化之白车身减重

白车身减重作为汽车轻量化设计过程中的重要环节之一,是在保证车身刚度、NVH、碰撞安全、强度耐久等重要车身性能指标的前提下,对车身重量与成本进行的最优化设计过程。通过一款车型减重实例,介绍了几种有效的白车身减重方法。     

汽车车身轻量化材料的应用及发展

车身轻量化在汽车轻量化中起着非常重要的作用,采用轻质材料是当前车身轻量化的主要途径。分析了几种轻量化材料的特点,针对车身结构特点及性能要求,综述了轻量化材料在国内外汽车车身中的应用及其发展趋势。     

浅述轿车车身刚度

车身刚度影响到轿车的可靠性、安全性、操纵稳定性、NVH性能、燃油经济性、工艺性等方面,对于车身设计来讲有着举足轻重的作用,现代车身设计越来越广泛地采用CAE及试验手段来分析验证车身的刚度。分析刚度对车身的影响并说明一些常规的试验以及结构设计过程中需要考虑的内容,简述了车身的刚度问题。     

车身动态刚度链建模及正向概念设计研究

提出了车身正向概念设计流程,由车身A级面及整车总布置方案建立了车身简化几何模型,确定了22个车身主断面位置,并以主断面属性为设计变量,基于梁单元理论与传递矩阵法得到模态坐标系下的车身动态刚度链数学模型,建立了主断面属性与车身固有频率的关系。以车身轻量化为目标函数,以车身静刚度与固有频率为约束条件对车身进行优化,采用遗传算法求解,确定优化后的各主断面属性参数。通过对比近似标杆车的静刚度与模态分析结果验证了动态刚度链设计方法的可行性。     

车体垂弯振型节点位置对其弹性振动的影响

根据车体的结构属性和质量分布将其考虑为多段变截面欧拉梁,建立包含车体一阶垂弯模态的车辆垂向动力学模型,研究车体一阶垂弯振型的节点位置对高速列车振动舒适度的影响,提出改善车体弹性振动的措施。基于变截面欧拉梁模型分析车体各截面的质量和抗弯刚度分布对模态振型的影响,发现不同截面之间的抗弯刚度和质量分布对整体模态振型影响显著,提高车体中部结构的抗弯刚度并减小其质量,可以增大节点间距和提高模态频率,而传统均直等截面梁模型则不能准确描述振型的幅值和节点位置。采用频域分析方法计算车辆在轨道随机激励下的振动响应,将车体垂弯振型节点调整到转向架二系上方附近时,车体的弹性振动水平显著降低,在车速为300 km/h时车辆舒适度指标可降低50%。     

非承载式车身对整车刚度贡献率研究

非承载式车身实际上也承担载荷,它对整车刚度的影响不可忽略.以某非承载式车身及车架为例,建立有限元模型,根据试验确定有限元分析模型的边界条件与载荷,计算分析其在扭转及弯曲工况下的刚度,得到非承载式车身及车架对整车刚度的贡献率,研究表明,对于车身与车架多点连接时车身对整车扭转刚度有较大的贡献.对车架与整车的刚度进行试验验证.     

电动客车车身结构分析

由于作动力源的电池箱质量较大，使得电动客车整车受力状况与燃油车相比发生了很大的变化。在建立的有限元模型基础上，分析了车身结构在弯曲工况、扭转工况、紧急制动工况和急转弯工况下的强度，同时分析了弯曲工况和扭转工况的刚度。分析结果显示，在一个后轮悬空时工况下车架后部受力状态最为恶劣，但是强度和刚度仍能满足要求，在其他工况下车身结构强度和刚度水平较高，整车结构还有很大的优化空间。     

非线性能量阱对汽车车身垂向振动的抑制效果

为控制动力总成激励引起的车身垂向振动,建立了车身增加立方刚度非线性能量阱和负刚度非线性能量阱的动力总成车身轮胎的三自由度汽车模型.基于复变量平均法分别推导了两个系统的慢变方程,研究了系统鞍结分岔边界条件,并对平衡点稳定性进行了分析.数值分析表明,优化后的立方刚度非线性能量阱能有效减小车身在其固有频率处的振动;与立方刚度...     

承载式皮卡后减震器安装点的车身结构优化设计

通过分析承载式皮卡车身结构,定义了后减震器安装点的动刚度要求.针对承载式皮卡特殊断面,提出加强Y向动刚度的概念形式,通过普式分析选取结构形式,并使用六西格玛设计工具对车身结构进一步优化设计.计算结果表明:在满足动刚度要求的同时,实现了车身结构的精益化设计.     

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。     

薄壁梁结构的电动汽车车身刚度正向设计方法

汽车车身骨架结构由薄壁梁构成,因此将薄壁梁理论运用到车身正向开发设计中。改进文献中的车身刚度设计方法,推导了包括双力矩和翘曲函数等在内的薄壁结构的14个状态向量与15个截面属性之间的力学关系;建立了包含主断面属性的车身梁单元刚度分析模型和以车身接头为耦合点的整车刚度链力学模型。通过对比相同模型的有限元分析结果以及文献中的刚度链计算结果,验证了提出的薄壁结构车身刚度计算方法的合理性。最后,以车身弯曲和扭转刚度为约束条件,以车身质量为目标函数,运用遗传算法进行求解,得到了比对应文献更好的车身轻量化设计效果。     

基于接触特征的车—人碰撞事故模型构建与分析

接触损伤和接触变形是交通事故遗留的重要信息,车—人碰撞事故数值再现通常采用标准体形的假人模型和基于椭球体简化的刚体汽车模型,导致车、人接触位置数值仿真结果与真实事故场景存在较大差异,同时,当车速较高时汽车与行人接触部位容易产生过度穿透等问题。以缩放技术为基础,提出基于事故中受害人6大部位体形特征的假人数值模型定制方法。通过材料等效刚度曲线对车身接触部位进行定义,模拟车、人真实接触状态。通过行人与车身等效接触模型的建立,可以提高仿真计算精度,实现计算精度和计算效率的平衡。将上述方法在一起典型的车—人碰撞事故案例中进行应用,仿真结果表明,所得到的事故再现结果精度高、可靠性好,能够满足车辆变形状态下车—人碰撞交通事故过程再现的要求,为交通事故数值再现中的接触问题研究提供了新的思路。