基于灵敏度分析的车身结构优化设计

车身是轿车的关键总成,其结构决定了整车的力学特性,对白车身进行模态分析不仅能考察车身的刚度特性,而且可以对车身结构进行灵敏度及优化分析.文章建立了某轿车白车身有限元模型,考虑了白车身覆盖件板厚对一阶弯曲和扭转模态频率的影响及灵敏度分析,基于灵敏度分析结果抽取对模态频率影响较大的部件进行优化分析,以提高白车身一阶扭转频率为目标进行优化,以增强白车身强度.     

基于全局响应面法的电动轿车白车身多目标优化

文章在分析电动轿车车身结构的基础上,采用HyperWorks软件,建立了某款电动轿车白车身有限元模型,并对其进行了扭转刚度分析、弯曲刚度分析、自由模态分析;在此基础上通过灵敏度分析选出顶盖、前地板、后地板、侧围外板、外挡泥板、后轮罩、地板纵梁的板厚作为优化变量,以一阶模态避开路面对汽车的激励频率(大于25Hz)及扭转刚度满足设计要求为约束,以白车身总质量、弯曲刚度为优化目标,运用全局响应面法进行多目标优化,以获得较好的改进方案。     

隐式参数化白车身多目标协同优化设计

利用参数化建模软件SFE-CONCEPT建立了某轿车白车身的参数化模型,用仿真方法分析了白车身的静态弯扭刚度、主要低阶模态频率并与试验对比,再将白车身与动力总成、底盘连接后,对整车正碰性能进行仿真分析,并与试验对比,验证了所建参数化白车身的有效性.由于安全性分析属于非线性分析,传统优化方法通常需要人工介入,无法实现优化流程的全自动化.通过编写批处理文件,提取安全性能指标,实现白车身结构轻量化优化流程的自动化.白车身结构轻量化优化后弯曲刚度提升0.15%,扭转刚度降低0.03%,一阶扭转模态频率提高1.30%,一阶弯曲模态频率提高0.09%,碰撞安全性能基本不变的情况下,白车身质量降低24.17kg,减重率高达7.42%,取得了显著的轻量化效果.      

基于多目标的车身结构静动态参数协同优化

文章建立了某小型休闲车(small recreation vehicle,SRV)车身结构有限元模型,通过数值计算与试验模态的对比分析验证了模型的准确性;对白车身的弯曲、扭转刚度进行分析同时关注车身的低阶模态频率,提出了一种以静态多工况结构刚度和振动频率为目标函数、基于实体各向同性材料惩罚函数的拓扑优化方法;用折衷规划法定义多目标拓扑优化和多刚度拓扑优化的目标函数,以平均频率法确定振动频率目标函数,得到了同时满足静态刚度和低阶振动频率要求的白车身的结构拓扑。该文方法实现了静态刚度和低阶振动频率的协同优化,优化结果显示车身刚度和低阶频率值均有所提高,结构更趋于合理。     

轿车白车身模态和静刚度的试验和CAE

本文介绍利用Altair/HyperMesh软件创建某紧凑型轿车白车身有限元模型,运用MSC/Nastran软件求解白车身结构的固有模态、静态弯曲刚度和扭转刚度。介绍相关试验方法,并把试验值和CAE分析值进行比较。验证了CAE分析模型的有效性,认为该车型车身具有较好的动态特性和静态扭转刚度。     

基于HyperWorks的某轿车白车身刚度分析及优化

本文以某轿车白车身为研究对象,使用有限元分析软件HyperWorks建立其有限元模型,再对白车身的扭转工况和弯曲工况进行分析,并根据评价指标对该白车身的刚度进行分析评价,得出该轿车白车身的扭转刚度满足国外轿车较高设计要求,但弯曲刚度偏低。然后对白车身进行尺寸优化,优化后虽然扭转刚度有些减小,但增加了弯曲刚度,减小了白车身质量,达到了在白车身轻量化同时尽量少牺牲白车身刚度的目标。     

儒教的家族观与后现代意义

白车身结构显著影响整车性能,而车身框架是车身设计的基础.在某MPV车型概念设计阶段,通过参数化技术,快速将车身主要框架划分为梁和接头结构.分别局部刚化处理49处左右对称结构,分析各结构对扭转刚度、弯曲刚度、后部扭转模态影响的灵敏度.结果表明,D柱下段、顶盖后横梁、下地板后纵梁等结构的单位质量对扭转刚度贡献量超过5%;后地板横梁、前地板后纵梁、后地板纵梁等结构单位质量对弯曲刚度的贡献量超过4%.通过8处灵敏度较高的结构优化和厚度优化,同时对性能影响小的结构减薄、减件,结合工艺改进,实现白车身质量不增加,扭转刚度提高9.0%,弯曲刚度提高4.8%,后扭模态提高2.0%.     

基于梁与接头灵敏度分析的白车身刚度模态优化

白车身结构显著影响整车性能,而车身框架是车身设计的基础.在某MPV车型概念设计阶段,通过参数化技术,快速将车身主要框架划分为梁和接头结构.分别局部刚化处理49处左右对称结构,分析各结构对扭转刚度、弯曲刚度、后部扭转模态影响的灵敏度.结果表明,D柱下段、顶盖后横梁、下地板后纵梁等结构的单位质量对扭转刚度贡献量超过5%;后地板横梁、前地板后纵梁、后地板纵梁等结构单位质量对弯曲刚度的贡献量超过4%.通过8处灵敏度较高的结构优化和厚度优化,同时对性能影响小的结构减薄、减件,结合工艺改进,实现白车身质量不增加,扭转刚度提高9.0%,弯曲刚度提高4.8%,后扭模态提高2.0%.     

某轿车白车身结构灵敏度分析及优化设计

以某轿车白车身为研究对象,建立有限元模型,对车身进行动、静态灵敏度分析,以车身结构件的板厚为设计变量,进行车身固有频率、车身扭转和弯曲刚度,以及车身质量对板厚的灵敏度分析,找出对车身动、静态特性影响较大的部件,并根据部件的动、静态灵敏度对车身结构进行优化设计;计算车身质量对其固有频率、扭转和弯曲刚度的贡献率,据此确定最优方案.该方法能够为车身结构动态特性的改进、车身的轻量化和车身结构的优化设计提供重要依据.     

轿车车身刚度优化方法研究

建立了国产某中级轿车车身刚度分析的有限元模型,计算并验证了其静态弯曲特性和扭转特性;结合结构分析软件,推导了板壳结构静态刚度修改灵敏度公式,进而进行了轿车车身扭转挠度关于各零件板厚度的灵敏度计算分析,为轿车车身刚度优化设计提供了依据.     

基于单位质量刚度的白车身轻量化研究

在白车身早期设计中,可通过优化各零部件的厚度和形状,达到汽车轻量化的目的．作为白车身重要的性能指标,弯曲刚度、扭转刚度、一阶弯曲模态、一阶扭转模态通常作为早期设计的优化目标,然而这些性能不能量化变量对轻量化的影响,通过将这些性能指标与质量有机结合,提出了可以综合考虑车身各项性能的单位质量刚度（白车身单位质量上的刚度）概念,以用于量化白车身轻量化的程度．将这些单位质量刚度作为目标值,进行灵敏度分析,通过量化各变量对轻量化的影响,选出有利于轻量化的变量,并基于NSGA—II算法,对白车身轻量化进行多目标优化．     

全地形车车体动态特性分析

运用仿真和实验相结合的方法分析了全地形车车体的振动特性.利用三维制图软件UG4.0根据设计图纸建立车体的几何模型,然后用Hypermesh建立车体、车体挂发动机的有限元模型,并导入到Msc.Nastran中进行了自由模态的计算.通过模态实验验证了车体有限元模型的准确性.模态分析结果表明,挂上发动机后增加了车体的弯曲刚度,导致一阶弯曲频率的升高,而发动机的质量导致了车体一阶扭转频率的降低.最后分析了路面激励和发动机的激励对车体动态特性的影响,并提出了修改的方案和建议.     

车身弯曲刚度和扭转刚度试验研究

保证车身弯曲刚度和扭转刚度是汽车设计中的一个重要环节,也是保证乘员安全的一项重要指标。目前车身静刚度的常规检验方法是将车身放置在刚度试验台上,由自动或手动加载,并通过位移传感器测量测试点的变形量,最后根据试验数据绘制车身弯曲变形曲线和扭转变形曲线。应用这一经典的静刚度检验方法,对某款轿车车身进行了弯曲刚度和扭转刚度的试验测试,为了更具体直接地诠释车身刚度的概念,根据三弯矩方程和扭转刚度计算方法,将试验数据进行了进一步的分析处理,然后将车身弯曲刚度和扭转刚度分别等效为变截面梁的刚度,最后又综合考虑弯曲刚度和扭转刚度,将车身静刚度等效为具有长方形截面的变截面梁刚度。     

基于应变能分析的双目标白车身模态优化

建立某混合动力SUV带挡风玻璃白车身的有限元模型,分析白车身的模态特性,并通过试验模态验证其可靠性。针对未达到35Hz目标值的后部扭转模态,通过改进白车身焊点、结构、板件厚度等步骤进行优化。在板厚优化之前引入模态应变能分析法,缩减模态灵敏度分析样本,提高优化效率。最终,白车身后部扭转模态频率由34.42Hz提升至37.39Hz,而车身质量仅增加0.2%(0.75kg),在实现白车身模态优化目标的同时还尽量减少了车身增重。     

某电动客车车身骨架的轻量化

为了满足某电动客车轻量化的需求,在保证车身骨架在模拟车辆行驶的4种极限工况(水平弯曲、极限扭转、紧急转弯和紧急制动)结构性能良好后,用灵敏度分析找出能有效减轻底盘骨架质量而对骨架结构性能影响不大的部件.以型材厚度作为优化设计变量值,骨架总质量最小为目标,各工况下的最大位移为约束条件,对车身骨架建立多目标优化数学模型.利用响应面算法(RSM)得到优化后各设计变量的厚度值.对轻量化前后的车身骨架在相同条件下进行了模态和结构性能对比分析.结果表明:优化后4种极限工况下的车身骨架强度与刚度均能得到保证,模态频率也在要求范围内,且车身骨架总质量减轻45.6 kg,约占其总质量的5.36%,轻量化效果较好.     

炭纤维复合材料应用于汽车后背门的设计与优化

以某SUV纯电动汽车的后背门为研究对象,利用有限元优化设计方法,以T300牌号炭纤维复合材料代替钢对汽车后背门进行轻量化的重新设计,通过自由尺寸优化、尺寸优化和铺层次序优化三个阶段对后背门炭纤维复合材料的铺层进行优化,并对优化后的炭纤维后背门各项性能参数进行分析。结果表明,相对于原钢制后背门,优化后的炭纤维后背门的扭转刚度、弯曲刚度、侧向刚度、扭转模态频率和弯曲模态频率等性能指标均得到不同程度的提升,且质量由原来的16.70kg降至8.32kg,减重率达到50.2%,轻量化效果明显。     

承载式客车车身结构有限元分析

根据客车设计相关法规,考虑到制造工艺性和轻量化要求,对承载式车身6大组成部分分别进行了详细结构设计,并在UG NX5.0中建立了该客车车身数字化模型,将该数字化模型导入到ANSYS12.1软件中,就弯曲、扭转、紧急刹车等不同工况进行有限元分析,以检验该客车车身数字化模型是否满足工程应用中的强刚度条件要求,也为改进设计中有的放矢的提高其结构强刚度提供理论依据.     

某汽车白车身静态弯曲刚度仿真分析与试验验证

基于某汽车白车身几何模型,建立其有限元分析模型。提出一种白车身静态弯曲刚度解析方法,对白车身进行静态弯曲刚度仿真分析,得到白车身关键点的Z向位移变化量,获取了白车身弯曲变形曲线。同时结合静态弯曲刚度解析方法,得到白车身静态弯曲刚度,并通过试验进行了静态弯曲刚度验证。研究结果表明:白车身静态弯曲刚度有限元分析和试验结果分别为13108.88 N/mm和14421.21 N/mm,相对误差为9.10%,有限元分析和试验结果基本吻合,可以为工程开发人员提供参考。     

基于有限元法的某型大学生方程式赛车车架优化设计

根据《中国大学生方程式汽车大赛规则》（2014版）的要求,利用 CATIA 对大学生方程式赛车车架进行设计和建模;利用ANSYS对车架进行3种典型工况（弯曲、制动、转弯）有限元分析以及弯曲刚度和扭转刚度的计算,掌握车架的应力和变形情况;对车架进行改良设计,并对改进后的车架进行3种典型工况下的有限元分析和弯曲刚度、扭转刚度的计算以及模态计算。计算结果表明,车架的改进设计减轻了其质量,改进后车架的强度和刚度在允许范围内;该赛车发动机应尽量避开1200、1980、2520、2820、2850、3510 r／m in这6个转速,以免引起车架共振。     

基于刚度链的纯电动汽车车身主断面优化设计

基于梁单元车身简化几何模型建立以主断面为节点的车身静态和动态刚度链数学模型,研究电动车车身主断面属性与刚度以及模态的关系;以车身刚度、模态为约束条件,以车身质量最小为目标函数进行多目标优化,并利用遗传算法求解,得到同时满足静态刚度和频率特性要求的电动汽车车身主断面属性参数。建立对应的车身骨架有限元模型计算刚度及模态,并与刚度链优化结果进行对比分析。对比分析结果验证了本文研究方法的合理性和有效性。