轿车发动机罩拓扑结构优化及其轻量化设计

对常见四种工况下的轿车发动机罩板进行有限元分析,采用拓扑优化的方法,在四种工况下,以加权应变能最小为优化目标,对发动机罩内板中部区域进行优化。通过软件OPTISTRUCT中的OSSmooth模块导出结构优化后的文件,在CATIA中根据拓扑优化的形状和材料分布的路径进行模型的修改,得到拓扑结构优化后的发动机罩板,并分别选取高强度钢、铝合金、镁合金作为替换材料,对比优化前后的发动机罩板的综合力学性能,得出拓扑结构优化后的铝合金方案为最优轻量化方案。     

基于拓扑和形貌优化的汽车发动机罩板设计

提出了一种汽车发动机罩板的优化设计方法。该方法包括基于拓扑优化的最优材料分布设计和基于形貌优化的最优压延筋设计,在轻量化设计的同时使结构的力学性能得到提高。在设计过程中,采用加权的方法处理优化设计的多工况问题。根据优化结果建立内板结构的优化模型,并将优化模型与原设计模型进行比较,结果表明,优化模型在横向弯曲工况、侧向弯曲工况和扭转工况的结构应变能分别降低18.89%、64.30%和49.79%,结构减重约20%。     

应用拓扑优化方法的发动机罩板结构轻量化研究

以某型车的发动机罩板作为研究对象,以拓扑优化方法作为指导,设计三种不同方案对罩板结构进行拓扑优化,并通过有限元模拟计算进行力学性能分析,比较并评价三种方案,总结并得出最优罩板结构优化方案,减轻罩板重量,改善罩板的实际力学性能,对于其他汽车部件结构轻量化设计具有较大的指导和借鉴意义.     

基于OptiStruct的复合材料发动机罩结构轻量化设计

采用复合材料替换普通碳钢并运用Hyper Laminate创建发动机罩壳的复合材料模型,实现发动机罩的材料轻量化。依据发动机罩在多工况条件下,以柔度最小化为优化目标函数,以优化前后体积分数为约束条件,对复合材料的发动机罩结构进行自由尺寸优化优化化设计。通过优化前后的复合材料发动机罩结构的力学性能分析可得:优化后的复合材料发动机罩刚度大大增强,同时,还实现了结构的轻量化。优化后最大应力地减小,使发动机罩所受应力均匀化,改善了发动机罩地力学性能及其疲劳寿命。     

基于Kriging模型的发动机罩多目标优化设计

为提高轿车CNCAP行人保护性能,应用拓扑优化方法对某款轿车的发动机罩内板进行结构改进,以达到降低行人头部损伤值的目的。先以发动机罩内板、外板、加强板及铰链的壁厚为设计变量,采用最优拉丁方法生成样本数据,通过仿真分析,构建了关于发动机罩质量、头部损伤值及模态的Kriging近似模型;然后利用NSGA-Ⅱ（非劣分层遗传算法）多目标进化算法寻优求解。结果表明：改进后的发动机罩不仅安全性和防振性得到改善,而且质量减小,模态值提高,实现了安全、防振及轻量化的设计目标。     

PP-LGF40材料发动机罩结构设计与性能分析

为某车型发动机罩选用PP-LGF40材料替代传统的钣金材料,可实现减质量21%的目标。根据PP-LGF40材料的成型工艺,提出发动机罩外板和内板的结构设计方案,简化了零件结构和制造工艺。通过CAE仿真分析PP-LGF40材料发动机罩的扭转刚度、侧向刚度、承重刚度、锁钩刚度和一阶模态等各项性能指标,结果表明:PP-LGF40材料发动机罩的各项性能均能满足目标值,验证了PP-LGF40作为发动机罩轻量化材料方案的可行性。     

轿车发动机罩外板拉深成形数值模拟研究

通过对冲压成形过程进行数值模拟,可以预测成形过程中的材料流动趋势和应力应变分布,从而实现工艺参数的优化.基于数值模拟技术,对汽车发动机罩外板的拉深成形过程进行了研究.分别采用方板毛坯模型和剪角板毛坯模型对发动机罩外板的拉深成形过程进行分析,结合数值模拟结果和理论分析,得到了更为合理的板料尺寸,同时得出了相关的拉深成形工艺参数,该研究对实际生产具有一定的指导意义.     

基于C-NCAP正面碰撞发动机罩板的结构仿真分析

针对正面碰撞中发动机罩板结构进行仿真分析。发动机罩板是汽车正面碰撞中关键吸能部件之一,其变形吸能效果对碰撞车体侵入、保证车室完整保护乘员安全有重要影响。文中对3种不同结构的发动机罩板内板进行对比分析,通过ANSA软件对几何模型进行前处理,搭建碰撞有限元模型并计算分析。综合其变形及吸能效果及对其他部件影响等因素得出结论,结构A是其中的最优选择。     

基于刚度的铝合金汽车前罩轻量化结构设计及分析

以某款车型前罩为研究对象,基于静态刚度与前罩外板弹性变形能力,通过材料替换与结构尺寸拓扑优化对前罩进行轻量化设计与分析,并通过与试验结果的对比,验证了前罩有限元仿真方法的准确性。轻量化设计的铝合金前罩满足了静态刚度以及外板弹性变形能力要求,减重效果达到47%。     

基于Gissmo失效模型的6016铝合金板材断裂行为研究及应用

准确预测金属板材在成形过程中的失效行为是当前面临的挑战。许多试验表明,金属材料的断裂失效行为伴随着强烈的应变路径依赖性。Gissmo失效模型采用非线性方式计算损伤积累,考虑材料的应力状态对断裂失效应变临界值的影响,适用于预测金属材料在不同应力状态下的断裂行为。以汽车用6016铝合金板材为研究对象,设计六种反映材料不同应力状态的试样,通过试验结合有限元仿真对标的方法,校准Gissmo失效模型中的参数。将Gissmo失效模型用于预测铝合金板材汽车发动机罩内板在冲压过程的断裂失效问题,并对数值模型计算结果进行试验验证。结果表明,与传统成形极限图相比,Gissmo失效模型的计算结果与试验结果更加吻合,铝合金汽车发动机罩内板样件均未出现裂纹区域,表明Gissmo失效模型适合用于准确预测6016铝合金板材的断裂行为。     

基于DYNAFORM发动机罩内板成形工艺的设计与优化

针对某车型发动机罩内板的成形工艺进行设计和优化,使用板料成形数值模拟软件DYNAFORM分析其拉伸成形过程并进行仿真;研究三种工艺方案即充液拉深加高压整形方案,纯刚性模拉深方案和充液拉深加局部刚模整形方案对发动机罩内板成形时的起皱、破裂和贴膜度问题的影响,得出一种最优化的成形工艺方案,为类型的零件生产起到了指导作用。     

某控制器液冷板仿真优化设计与评估

某发动机控制器中驱动板采用液冷散热技术,为此开展了液冷板的散热性能仿真优化设计与力学性能评估。首先基于液冷板外形结构提出一种S形流道结构设计方案,接着仿真验证了液冷板的散热性能,并基于仿真结果优化了流道结构。优化结果表明,液冷板上最大温差由10.41 ℃降为4.82 ℃,满足温差不大于5 ℃的设计要求,散热性能改善117%。进一步评估流体入口压力10 MPa工况下的液冷板力学性能,流–固耦合仿真得到的最大等效应力为71.59 MPa,远低于液冷板铝合金材料屈服强度255 MPa,力学结构可靠。     

基于有限元法的发动机罩模态分析研究

建立了某轿车发动机罩有限元模型,对其进行了模态分析计算,得到发动机罩的固有频率和振型。运用HYPERMESH与NASTRAN软件对发动机罩进行了模态分析计算,得出发动机罩的低阶模态特性。总结优化发动机罩模态特性的方法,以解决发动机怠速时发动机罩的振动问题。     

多锥型铝合金发动机罩盖的结构设计

针对轻量化设计中铝制梁式发动机罩盖在发动机盖到发动机舱之间的硬点距离小于75mm时,不能满足碰撞时行人安全保护的问题,设计开发了多锥形结构的铝合金发动机罩盖。运用非线性有限元法,在ANSYS中分别建立了行人头块、发动机罩盖内板和外板的有限元模型。对多锥型铝制发动机盖的性能进行了人-车碰撞仿真分析,结果表明:新设计的多锥型铝制发动机盖可以在发动机罩盖到发动机舱之间的硬点距离不小于62mm的情况下,可以满足行人碰撞安全保护,提高了人-车正面碰撞时汽车的被动安全性。     

基于形貌优化的隔热罩设计研究

研究了典型发动机涡轮增压器隔热罩的形貌优化过程,在Hypermesh软件中建立了隔热罩形貌优化的有限元计算模型,通过形貌优化使隔热罩的动态特性得到了大幅提高。     

一种新型发动机装饰罩的开发研究

为集成传统发动机装饰罩美化前舱、防尘防油污与发动机声学包件吸音降噪的作用,设计了发动机吸音罩,并通过试验研究其降噪性能。介绍了发动机吸音罩与现有的发动机装饰罩的结构,并对比分析其各自优缺点;说明了发动机吸音罩使用材料的微观结构、吸音原理及生产工艺。结合实车零件开发案例,首先,对吸音罩覆盖范围进行划定,将不同厚度、密度的片材进行对比测试,确定合适的材料选型及包覆方案;然后综合考虑工艺性、装配性和降噪要求设计三维数据并制作软模验证;最后,进行车内噪声试验,对比验证其降噪效果。试验表明,发动机总声功率级降低1.3 dB(A),并对多个频带噪声均有作用,有效提高了整车声品质。     

发动机罩的结构轻量化设计

应用拓扑和形貌联合优化,以及基于DOE灵敏度分析的尺寸优化对发动机罩进行轻量化设计。分析了原发动机罩主要承载状态的刚度和一阶约束模态。两种优化设计方法均以体积最小为目标,弯曲刚度、扭转刚度、侧向刚度和一阶约束模态频率为约束条件。根据优化设计结果,给出了两种轻量化方案。对比优化前后的结构性能,从刚度和一阶约束模态频率角度验证轻量化方案的可行性。CAE分析结果表明,两种方法均可以达到降低发动机罩质量且满足结构性能要求的目的,而且,对此发动机罩尺寸优化的轻量化效果更好。     

汽车发动机罩模态和刚度的分析及优化

建立了某发动机罩的有限元模型,利用有限元软件Nastran分析该发动机罩的模态及刚度,对其主要的承载状态的刚度特性进行评估,以保证发动机罩总成具有合理的动态刚度和静态刚度特性。通过改变零件结构及厚度参数,优化发动机罩的各性能并使其达到设计目标值。     

基于拓扑优化的发罩内板筋条结构正向设计

拓扑优化是结构设计的重要方法之一,可以在保证结构性能的情况下获取最有最佳的材料分布,实现结构的轻量化。基于有限元方法的Hyperworks、Nastran等软件对发罩内板的进行拓扑优化,根据得到的拓扑优化的结果重新设计内板筋条,并对优化前后方案的性能进行对比,从而得出拓扑优化在结构优化中的意义。     

基于模态分析的挖掘机发动机罩结构优化

挖掘机发动机罩通常由薄板件与加强筋通过焊接而成。在发动机和路面的激励作用下,其薄板结构容易产生严重的振动响应,直接导致结构某些薄弱位置的变形、开裂等问题。利用HyperWorks软件建立了某型挖掘机发动机罩有限元模型,对其进行了模态分析,得到了其在自由状态下的前四阶固有频率及振型,并通过模态实验验证了仿真结果的准确性。依据实验与数值模态分析结果,对该发动机罩进行了结构优化。与原结构相比,优化后发动机罩刚度有所提高,典型振型的最大变形量大幅降低,其动态性能得到明显改善。