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。     

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.     

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％.     

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MeshWorks和Optimus的白车身断面尺寸分析优化

为提高商用车车身前期设计阶段的开发效率,保证项目开发节点按时通过,在车身设计阶段引入参数化建模和联合仿真优化技术。基于MeshWorks软件对梁结构的整体宽度、翻边宽度、整体高度和板件厚度进行参数化建模,再通过Optimus软件搭建基于模态分析与刚度分析的优化流程,进行白车身轻量化设计。优化方案可减重14.6 kg,减重幅度5.1%,结构第1阶扭转频率提升4.4%,弯曲刚度提升2.8%,前端扭转刚度提升0.9%,后端扭转刚度提升1.5%。在性能小幅提升的情况下,车身轻量化效果明显。     

车身梁截面库组件的开发

采用组件技术研究开发了车身梁截面库系统,可对现有的车身截面形状进行采集、编辑和管理,可计算截面的结构性能参数,支持对截面的不同方式查询,支持截面形状优化,帮助车身设计者设计和确定符合结构性能要求的车身截面参数和形状。论文介绍了车身梁截面事例库的结构和功能,详细给出了截面参数计算和形状优化的实现方法,最后给出了通过截面形状优化提高车身结构性能的算例。     

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Abaqus和Isight的水下壳体声散射优化

针对水下椭圆壳的声散射优化问题，以壳体声散射强度最小为优化目标，以截面特征参数为设计变量建立模型。采用有限元与无限元耦合的混合优化方法，利用Python和Abaqus二次开发求解远场声散射强度，并结合Isight对水下壳体声散射进行优化。根据优化结果改进椭圆壳截面几何参数，可有效降低其声散射强度。     

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.     

地铁列车车内低频结构噪声仿真

建立某地铁列车车体结构和车内声腔有限元模型,进行声固耦合模态分析,得到车体结构和车内声腔的模态特征。将车体动力学模型计算得到的车体振动激励施加于声固耦合模型中,分析地铁列车车内低频噪声和车身板件声压贡献量,得到对观察点声压贡献较大的板件,有针对性地提出车体结构改善方案,降低观察点处的噪声,为地铁列车车内噪声优化提供指导。     

柔性轮对结构振动对车辆动力学性能的影响

为研究轮对柔性对车辆动力学的影响,建立高速列车轮对的有限元模型,对轮对进行自由模态分析.通过模态综合法获取柔性轮对模态信息,应用多体系统动力学理论建立柔性轮对-刚性轨道接触力学模型;建立包含高速旋转柔性轮对的车辆-轨道耦合动力学模型,研究高速列车在直线和曲线通过时轮对结构振动对车辆动力学性能的影响.结果表明:轮对的结构振动对轮轨接触点位置、蠕滑率、蠕滑力和脱轨因数等均产生较明显的影响,但是对轮重减载率影响较小,因此应采用更加精确的柔性轮轨耦合模型研究轮轨相互作用、轮轨滚动接触疲劳和轮轨噪声等.     

上海A型地铁车辆弹性车体与转向架耦合振动分析

基于上海A型地铁车辆弹性车体有限元模型,建立弹性车体的刚柔耦合动力学模型,用其研究车体垂向弹性对运行平稳性的影响,分析弹性车体与转向架的耦合振动,探究车体弹性共振的机理.结果表明,在车体刚度低的情况下,该型地铁车辆车体弹性对车辆运行平稳性影响较大;车体的弹性共振并非由车体与转向架耦合振动引起,在车辆悬挂及车体的设计过程中应当考虑几何滤波现象引发车体弹性共振对车辆平稳性的影响。     

基于ANSYS Workbench的低温储罐多目标优化设计

为更加高效合理地设计质量更小的低温储罐,应用ANSYS Workbench中的Design Modeler模块建立某低温储罐外容器的有限元参数化模型,并对该设备进行特征值屈曲分析,得到其临界外压载荷。考察相关结构参数的影响,在此基础上利用多目标驱动优化分析得出在满足临界屈曲压力要求下的最优加强结构,实现设备的轻量化设计。     

针对多个动力学性能的整车多目标优化

针对难以用传统单目标方法开发综合性能好的汽车的问题,建立整车刚柔耦合多体动力学模型,用车身垂向加速度、前后轮荷标准差和横摆角速度超调量等3个参数表征乘坐舒适性、行驶安全性和操纵稳定性等3方面性能,并采用多目标遗传算法进行优化.从优化得到的一组Pareto解集中选取一个最优解,有效提高汽车的若干性能,证明该方法能有效优化整车动力学性能.