轿车车身断面形状设计与性能优化.ppt
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1、1,Friday, June 21, 2019,1,轿车车身断面形状设计与性能优化,左文杰 博士 副教授 13844875668 吉林大学 机械学院 吉林大学 汽车动态模拟与仿真国家重点实验室,2,2,目录,车身结构设计优化流程简介 梁单元与塑形铰创建骨架模型 骨架板厚灵敏度分析 骨架断面形状优化设计 VFDO软件简介,3,结构优化实现轻量化设计,轻量化,结构,材料,有限单元法,非线性优化,结构优化,工艺,结构优化就是非线性优化与有限单元法的结合,优化的是有限元方程而已。,4,车身结构优化数学模型,设计变量: 拓扑变量(密度) 形状变量(节点坐标) 尺寸变量(板厚) 材料变量 (密度),目标
2、函数: 整车质量,约束: 静态刚度:位移 静态强度:应力 动态刚度:频率 动态强度:疲劳(高周疲劳) 碰撞:加速度、侵入量、力流,难点: 拓扑薄壁化 灵敏度分析:重点关注应力灵敏度 动态约束处理:等效静态载荷法,工程中的核心问题,不建议:多目标、 DOE、响应面、遗传算法等等,过去:刚度设计,强度校核,5,车身结构优化步骤,车身结构优化的3个步骤,难题,未解决,步骤1,3都已可由商业软件求解,步骤2依然是未解的工程难题。,6,车身梁骨架研究对象,6,静态弯曲刚度、静态扭转刚度、频率动刚度、碰撞、灵敏度分析、断面形状优化,7,薄壁断面静态力学特性求解 :弯扭惯性矩,7,注意:这些都是计算量很小的
3、代数式。,自主开发的SuperSection条件可求解该问题。,断面形状与设计变量,8,8,薄壁断面塑形铰动态力学特性求解,圧溃的力-位移曲线,弯矩-转角曲线,扭矩-转角曲线,9,断面形状设计满足冲压工艺要求,9,最小长度约束,拔模角约束,倒圆角半径约束,装配约束,10,工程案例:丰田Yaris模型,详细有限元模型,161个板件,3500多个焊点(RBE2模拟),24万个单元,151万自由度,来自美国NCAC网站公开数据:http:/www.ncac.gwu.edu/,11,工程案例:丰田Yaris模型,梁骨架有限元模型,12,工程案例:动静刚度分析,骨架建模仅需1-2天;详细模型需要3-6个
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