车身结构轻量化优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107832570A(43)申请公布日2018.03.23(21)申请号201711342396.8(22)申请日2017.12.14(71)申请人重庆长安汽车股份有限公司地址400023重庆市江北区建新东路260号(72)发明人王西许春铁李利艾明昱(74)专利代理机构重庆华科专利事务所50123代理人谭小琴(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称车身结构轻量化优化方法(57)摘要本发明公开了一种车身结构轻量化优化方法，包括以下步骤：步骤A、轻量化目标制定；步骤B、车身拓扑优化；步骤C．车身结构形貌优化；步骤D．车身尺寸和形状优化；步骤E．车身性能验证。本发明在概念设计阶段，通过全局拓扑和局部拓扑方法分析每一种载荷工况的传递路径和主要承载结构，从而获得主要承力部件最合理的布置位置。在详细设计阶段，对于零件最合理的厚度尺寸、梁结构最合理的截面形状及钣金件最合理的加强筋布置方案，分别采用尺寸优化和形貌优化方法来实现。本发明使设计车身在满足性能要求的前提下，能够极大提升了材料利用率和产品的竞争力。CN107832570ACN107832570A权利要求书1/2页1.一种车身结构轻量化优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、轻量化目标制定根据整车各项性能目标设定车身轻量化目标；步骤B、车身拓扑优化结合设计车型的基础结构、CAS面设计以及内部空间定义建立拓扑优化车身模型，创建设计空间，在创建好设计空间后，基于步骤A制定的车身轻量化目标定义拓扑优化参数，在拓扑优化参数设置完后进行拓扑优化求解，得到车身的整体框架拓扑优化结构，根据车身结构拓扑优化结果对车身结构设计进行指导，得到开发车型详细的车身结构模型；步骤C．车身结构形貌优化基于详细的车身结构模型，针对需要起筋优化的部件或结构建立形貌优化模型，根据性能要求和载荷工况设置形貌优化的约束条件和目标，根据形貌优化后的结果优化车身结构；步骤D．车身尺寸和形状优化基于载荷工况和性能目标建立车身的尺寸和形状优化模型，设计变量为零件料厚、梁结构横截面属性及形状参数，根据车身尺寸和形状优化后的结果优化车身结构；步骤E．车身性能验证对步骤D得到的车身结构进行全面的车身性能验证，若车身性能或轻量化目标未达标，则返回步骤B，直到车身性能和轻量化目标均达标。2.根据权利要求1所述的车身结构轻量化优化方法，其特征在于：所述步骤A中，所述车身轻量化目标包括车身的各项结构性能指标和车身质量；所述结构性能指标包括车身刚度、模态和碰撞性能。3.根据权利要求1或2所述的车身结构轻量化优化方法，其特征在于：所述步骤B中：所述设计空间是通过封闭原有几何或者有限元网格，形成体网格单元；车身拓扑优化的设计空间为地板、立柱和顶盖。4.根据权利要求3所述的车身结构轻量化优化方法，其特征在于：所述步骤B中：所述拓扑优化参数包括拓扑优化的载荷工况、拓扑优化的约束条件和目标；拓扑优化的载荷工况是涉及全局性、整体性结构布置的载荷，其包括全局性的刚度载荷、模态频率和碰撞载荷；拓扑优化的目标是加权频率最小化，约束是体积分数和扭转弯曲刚度目标值。5.根据权利要求4所述的车身结构轻量化优化方法，其特征在于：所述步骤B中：对设计空间设置制造工艺约束，包括成员尺寸控制、脱模、模式组和模式重复。6.根据权利要求1或2或4或5所述的车身结构轻量化优化方法，其特征在于：所述步骤C中：形貌优化的目标为设定响应函数的最小值或者最大值；形貌优化的约束条件为刚度的位移值和模态频率值。7.根据权利要求6所述的车身结构轻量化优化方法，其特征在于：所述步骤D中，尺寸优化和形状优化前先通过灵敏度来辨别对某项性能有关键影响的零件。8.根据权利要求1或2或4或5或7所述的车身结构轻量化优化方法，其特征在于：所述步骤D中，车身尺寸优化指零件料厚优化，零件料厚优化的目标为优化零件的质量为最小，约2CN107832570A权利要求书2/2页束条件为车身性能目标中设定的车身刚度值和模态值。9.根据权利要求8所述的车身结构轻量化优化方法，其特征在于：所述步骤D中，所述形状优化的目标为优化区域的质量最小，约束条件为车身或局部刚度和模态值。3CN107832570A说明书1/4页车身结构轻量化优化方法技术领域[0001]本发明属于汽车NVH技术，具体涉及一种车身结构轻量化优化方法。背景技术[0002]汽车开发技术的发展使车企间的竞争越来越激烈。如何在缩短研发周期与降低开发成本的同时达成性能目标成为中国自主车企面临的新挑战。随着仿真开发技术的进步，CAE在解决上述问题中的作用越来越显著。根据各结构优化方法的特点，在车身正向开发过程中综合运用各优化方法