轿车白车身概念设计阶段梁截面优化设计

轿车白车身刚度对整车的噪声、耐久性和安全性等都至关重要。在以梁壳单元建立的白车身线框模型基础上,推导薄壁梁截面特性参数的计算方法,引入比例向量为截面形状变化参数和设计变量,通过对白车身刚度进行灵敏度分析,以质量为优化目标,弯曲和扭转刚度为约束,得出车身的优化方案,并进一步推导得出目标梁的截面形状优化结果。优化结果表明,该方法能够在概念设计阶段为设计者提供有效的设计参考,缩短设计周期、提高设计质量。     

基于等效模型的白车身轻量化概念设计

提出一种等效模型作为对白车身进行轻量化概念设计的基础。该等效模型不仅考虑了白车身中的梁结构,而且考虑了接头与大板类结构对车身结构的影响,基于该等效模型可较为全面和准确地对白车身扭转刚度性能进行评估。另外模型中仅包含梁单元、接头简化模型以及大板类结构等效单元,这使得建模、优化和迭代较为快捷。应用该等效模型对某车型D进行了轻量化概念设计,结果表明:与详细设计阶段相比,轻量化系数的误差为4. 3%,等效模型的扭转刚度的误差为7. 2%,优化后工作量由10人·天降低为2人·天。     

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%。     

纯电动客车车身优化设计

以某城市纯电动客车车身骨架为研究对象,建立车身骨架的几何模型和有限元模型,进行了两种典型工况下的强度、刚度分析和基于Block Lanczos方法的自由边界条件下的模态分析。结果表明,整个车身骨架振动特性相对合理,底架前部与空气气囊连接部位以及电池组承载区域的应力偏大,顶盖变形比较明显,弯扭工况下车身骨架的最大应力超出了材料的屈服极限。采用尺寸优化的方法,运用Optistruct软件求解优化模型,得到优化后模型的强度符合要求,刚度有明显的提高,并且减重6.7%,车身的结构更加合理。     

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。     

基于多组混合元模型方法的汽车轻量化设计

针对工程中复杂耗时的黑匣子问题,提出一种基于多组混合元模型的全局最优化方法。该方法同时应用三组元模型进行搜索,每组都包含克里金、二阶多项式及径向基函数的元模型。应用该优化方法对某车型的后车架进行轻量化设计后,后车架子系统的质量减少7.2kg,并提高了该子系统的刚度。研究结果表明,与HAM法相比,新方法在搜索效率和精度上都有显著提高。     

纯电动公交车铝合金车身结构分析与改进

文章以纯电动公交车铝合金车身为研究对象,通过CAE模态、刚强度分析,对比量产车结构模态与刚度性能,并针对结构薄弱环节进行分析与改进,使得结构总体性能超过量产车水平,结构强度满足要求,在产品开发阶段避免结构缺陷,保证车身结构耐久可靠性.     

基于混合元模型的准最优策略在汽车轻量化中的应用

汽车轻量化问题通常被定义成设计空间较大、设计变量较多的优化问题。为解决这一问题,提出了准最优策略。该策略需要与最优化方法配合,对所提出的优化问题进行多次优化,通过对前一次优化结果进行分析,逐渐地减少设计变量、缩小设计空间,直到满足设计需要。将所提出的准最优策略与基于混合元模型的最优化方法相结合对某款车的后车架系统进行轻量化分析,系统的质量在三次优化中都有所减小,这一结果验证了该策略的有效性。此外,文章中也指出了准最优化策略的不足。     

微型电动汽车车身的轻量化

目前对于电动汽车车身轻量化研究中,多数都没能兼顾优化后车身性能、优化效率和精度。为了提高轻量化后车身的性能,提出一种综合考虑质量、刚度与一阶振动模态的多目标优化设计法。将有限元分析法和实验验证相结合,构造了基于材料和尺寸的微型电动汽车车身轻量化方法,确保了优化精度。采用灵敏度分析法确定关键部件厚度为优化模型的设计变量,提高了轻量化研究的效率。与传统的轻量化研究相比,该方法在获得近似最优解的同时能够保证轻量化后的车身性能满足要求,并且提高了计算效率和精度。     

电动低速汽车车身结构刚度约束拓扑优化设计

电动低速汽车能满足人们对低速、短途运输的需求,同时具有绿色环保的特点,正越来越引起人们的关注。根据轿车车身刚度和电动低速汽车的特点,确定了电动低速汽车车身刚度参考标准,然后以某电动低速汽车为例,运用拓扑优化设计,结合实心梁—空心管梁等效材料方法,得到车身材料分布初步方案,随后根据该方案和可制造性原则,详细设计了车身结构。分析结果表明,基于刚度优化设计的电动低速汽车车身结构,其刚度和强度更优。     

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。     

基于多目标优化的氢燃料电池客车车身骨架轻量化设计

以某公司生产的10m氢燃料电池客车为研究对象,建立氢燃料电池客车车身骨架的有限元模型,并完成了四种典型工况静力学分析和模态分析,得到了车身骨架的应力应变分布和模态频率.然后将全部骨架分组处理,以厚度为设计变量,进行了灵敏度分析,根据灵敏度分析的结果,筛选出对骨架性能响应不敏感,但是对质量响应比较敏感的部件,完成了以厚度...     

基于侧面碰撞安全性的汽车车身结构优化设计

针对车身的侧面碰撞安全性与轻量化两学科相互制约的问题,建立某SUV侧面碰撞仿真模型进行研究,并对其仿真结果进行分析,分析得到对车身安全性有重要影响的关键构件并将其厚度作为设计变量;通过均匀试验设计获取试验数据,并用逐步回归方法构造整车侧碰安全性和轻量化等性能相关的响应面近似模型,然后运用序列二次规划法(SQP)结合基于自适应加权的多目标优化方法对车身结构进行多学科协同优化。在保证整车轻量化目标的同时,显著提高了车身侧面碰撞安全性。     

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。     

基于移动最小二乘响应面方法的整车轻量化设计优化

汽车轻量化是汽车产业发展方向之一,也是一个汽车厂商和国家技术进步、先进程度的重要标志。优化汽车的结构设计是实现汽车轻量化的有效途径之一,文中采用拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,同时,为了提高了计算效率,将基于移动最小二乘拟合的响应面近似模型引入到整车正碰优化设计的复杂系统中,并利用序列响应面优化方法对近似模型进行优化,避免了整车碰撞传统优化设计方法计算量大,且在碰撞非线性系统优化中常常易导致收敛缓慢甚至不收敛的缺点。在满足了CMVDR294安全法规的同时,使汽车车身一些部件的板厚达到合理的配置,从而达到使汽车重量得到一定程度的减轻的目的。     

基于Agent模型的汽车车身多学科设计优化研究

汽车车身设计是一项复杂的系统工程，针对设计涉及多个学科专业领域的特点，提出了基于Agent模型的汽车车身多学科设计优化方法。基于Agent的MDO方法是一种很有潜力的MDO方法，这种方法具有如下特点：流程简单，各个学科组可自主地、并行地进行设计优化，没有系统级协调优化环节。实例研究表明，基于Agent模型的多学科设计优化方法对于解决复杂系统问题有很好的应用前景。     

电动公交车车架轻量化优化设计及评价

根据电动公交车车架的结构,采取拓扑优化方法和车架轻量化系数评价方法相结合的方案,对电动公交车车架进行减重优化设计。以某型电动公交车车架为研究参考样本,建立车架模型。在ANSYS中对设计的电动公交车车架进行有限元分析,并在满足材料基本性能的前提下采用变密度法对车架有限元模型进行拓扑优化。最后利用车架轻量化系数评价方法对优化前、后的车架进行轻量化评价。结果表明,轻量化系数由优化前的0.104降低为优化后的0.0058,较好地实现了电动公交车车架轻量化设计目标。     

多学科设计优化在整车轻量化设计中的应用研究

采用最优拉丁方试验设计方法进行样本数据设计,同时,为了提高计算效率,采用了一种新型的响应面构建方法——逐步回归响应面方法构建了整车耐撞性与白车身自由模态多学科系统的近似模型,利用序列二次规划优化方法对此近似模型进行优化,避免了整车碰撞传统优化设计方法计算量大,在碰撞非线性系统优化中常常易导致收敛缓慢甚至不收敛的缺点,在满足了CMVDR294安全法规的同时,使得白车身的扭转模态值得到提高,汽车重量得到较大程度的减轻。     

钢铝材料结合的商用车车架多工况轻量化优化设计

为寻求有效的商用车轻量化方案,以某重型商用车车架为研究对象,建立有限元模型并进行自由模态分析和4种典型工况的静态分析,运用多学科优化软件HyperStudy建立车架优化模型,并对4种典型工况下的车架同时进行尺寸和材料的优化。研究结果表明,在保证可靠的强度和模态特性条件下,所设计的钢铝材料结合车架能够有效减小5.6%的质量。