基于简化车身的接头灵敏度分析及多目标优化

在同平台车的概念设计阶段,针对车身性能优化问题,建立了基于详细接头结构的车身简化力学模型。运用接头灵敏度分析,筛选出对车身刚度影响较大的两个关键接头。运用HyperStudy软件,以接头的板厚及加强板形状为设计变量,通过多目标方法对车身性能进行优化。优化后车身质量减少了0.16 kg,扭转刚度提高2.0%,一阶扭转模态提升2.3%,满足预期优化效果。最后分析了关键接头的刚度分布情况,当接头刚度分布比例减小时,表明接头刚度分布更加均衡,有利于提升车身性能。     

面向汽车安全性的材料与制造工艺改进模拟试验

应用非线性有限元方法,对某车型在50km／h速度下的碰撞行为进行数值模拟,仿真结果发现了该车型设计中不完善的地方。应用高强度钢板及拼焊板技术等新材料和新工艺对车身设计进行改进,通过数值模拟试验发现,对部分主要吸能部件应用高强度钢板及拼焊板技术可以有效提高整车的安全性能,改善吸能部件的变形模式。     

电动汽车安全性和车身前部吸能装置研究

为提高电动汽车的安全性,保护驾乘人员及电池箱,在被动安全设计的基础上,提出了新型的车身前部吸能机构设计方案,提高了小型电动车的车身的正面抗撞性。通过分析、验证结构的合理性和先进性,从而使正面碰撞乘员保护性能符合GB 11551-2014《汽车正面碰撞的乘员保护》及GB/T 31498-2015《电动汽车碰撞后安全要求》中规定要求。     

汽车前纵梁正面碰撞仿真及其优化研究

前纵梁是汽车前碰撞中的主要吸能部件,其吸能特性和变形模式决定着碰撞过程中车身加速度响应和力的传递路径,对汽车结构耐撞性有显著影响。为了分析研究前纵梁的变形模式和吸能效果,应用HYPERMESH/LS-DYNA建立了有限元模型,进行了正面碰撞试验的数值仿真,结果显示,与试验结果基本一致。根据仿真结果,对前纵梁进行多目标优化,再根据优化结果对前纵梁进行结构改进设计。通过仿真验证,改善了前纵梁变形模式,提高了其吸能能力,验证了优化方案的可行性。     

基于流场分析的低速电动汽车车身优化设计

为获得电动车车身的小风阻系数,对设计好的车身进行外流场模拟仿真,并对车身速度矢量图和车身压力云图进行分析,得到气动阻力与气动升力大的原因。通过增加连通前后车身的管道和扰流板的方法,对车身进行优化,并对优化后的车身进行数值模拟。通过对两次仿真分析结果进行对比,表明优化后车身的风阻系数降低了0.13,升力系数降低了0.02,得出该方法能有效改善本车的气动特性。优化后的车身能有效提高低速电动车的续航里程,为低速电动车车身设计提供一定的参考依据。     

前纵梁耐撞性研究及其多目标优化

为提高前纵梁耐撞性,首先探究了加强筋组数和宽度对其压溃位移、吸能和初始峰值力的影响,综合分析选择设置加强筋长宽高为70 mm×20 mm×1 mm且组数为1的前纵梁为研究对象;然后选取其内外板厚度、材料及加强筋高度作为参数化变量,以质量比吸能（SEA）最大化,质量、初始峰值力最小化为目标,以压溃位移小于180mm为约束,采用哈默斯雷采样方法进行试验设计,并基于该采样数据进行响应面拟合;最后通过全局响应面法进行多目标优化求解。优化结果表明,位移增大25.3 mm,质量比吸能增加143.86 J/kg,初始峰值力下降128 823.1 N,质量下降了0.098 kg。优化后的前纵梁耐撞性提高且实现了轻量化,对提升汽车被动安全具有重要应用价值。     

基于灵敏度和碰撞仿真的汽车车身轻量化优化设计

提出了基于灵敏度分析和侧面碰撞的汽车车身结构轻量化设计方法。首先以车身结构零件的板厚为设计变量,以白车身的模态和刚度为约束条件,白车身质量最小为目标,分析了零件板厚关于车身模态和刚度的灵敏度。选取对车身模态和刚度以及抗撞性不敏感的车身零件的板厚,进行以白车身质量最小为目标的优化计算。优化结果使车身减轻14.8 kg。对轻量化后的整车和乘员约束系统进行了侧面碰撞的模拟计算,并与轻量化前的结果进行了对比,对整车耐撞性和乘员的安全性进行对比校核,根据碰撞结果对车身零部件的厚度进行了再调整。结果表明,轻量化后的车身满足碰撞安全性的要求,假人的C-NCAP得分也是可接受的。     

基于灵敏度和碰撞仿真的汽车车身轻量化优化设计

提出了基于灵敏度分析和侧面碰撞的汽车车身结构轻量化设计方法.首先以车身结构零件的板厚为设计变量,以白车身的模态和刚度为约束条件,白车身质量最小为目标,分析了零件板厚关于车身模态和刚度的灵敏度.选取对车身模态和刚度以及抗撞性不敏感的车身零件的板厚,进行以白车身质量最小为目标的优化计算.优化结果使车身减轻14.8 kg.对轻量化后的整车和乘员约束系统进行了侧面碰撞的模拟计算,并与轻量化前的结果进行了对比,对整车耐撞性和乘员的安全性进行对比校核,根据碰撞结果对车身零部件的厚度进行了再调整.结果表明,轻量化后的车身满足碰撞安全性的要求,假人的C-NCAP得分也是可接受的.     

基于40%偏置碰撞的车身结构优化

基于C-NCAP的正面40%重叠可变形壁障碰撞试验,针对某纯电动SUV进行整车碰撞仿真试验。从改善车身前端吸能结构、提升乘员舱刚度的角度出发,以乘员舱侵入量、B柱加速度为碰撞安全性能评价指标,对车身进行结构优化。优化后的仿真结果显示,前纵梁和A柱变形形式趋于良好,高压线束未受到挤压,各评价指标基本满足优化目标的要求,优化方案能够显著提升碰撞安全性能,为偏置碰撞工况下的车身设计提供了参考。     

大客车骨架设计与优化

客车骨架的结构设计和优化的主要目的在于实现客车的轻量化。车身骨架的轻量化设计以降低质量,并且通过结构的设计优化保证车身的强度、刚度,从而降低成本、提高燃油经济性。文章选用全承载式车身,对客车骨架的局部结构进行优化设计,对大客车的车身进行了优化,降低车身的质量,提高车身的应力强度,改善了应力分布。     

客车车身骨架板梁混合有限元模型与轻量化研究

针对半承载式客车车身骨架有限元建模时梁单元和板单元各自的缺点,建立了薄板单元和梁单元相结合的有限元分析模型,对车身骨架的强度和动态（模态）特性进行了分析.将分析结论与车身骨架实体试验结果进行了比较,表明所建半承载式车身骨架板梁模型的精度较高.运用分析结果对原车身骨架进行轻量化改进设计,进一步建模分析表明轻量化方案是可行和有效的.     

轿车车身空气动力稳定性分析及结构优化设计

针对轿车车身结构优化设计问题,基于有限元分析法建立了轿车车身三维实体模型、网格划分模型,并进行了整车车身空气动力流场分析;考虑到车身(包括底盘)的平滑设计,研究了轿车车身空气动力稳定性能对车身结构优化设计的影响,保证汽车在运行中减少前方的空气阻力,同时减少车尾产生的真空涡流,提高汽车的动力性能。     

车身结构概念设计系统多目标优化模块设计

为了避免汽车车身设计后期的反复修改,开发了车身结构概念设计系统(VCDICAE)的多目标优化模块,设计了以车身结构刚度和模态为设计目标的多目标优化算法,可实现在车身质量不增加的前提下提高车身总体结构性能,从而为概念设计阶段实现车身轻量化提供依据,节约时间和成本。最后结合具体车型的概念设计过程,对该车身进行了多目标优化设计,提高了该车身的弯曲刚度、扭转刚度、一阶弯曲频率和一阶扭转频率,验证了多目标优化模块的有效性和正确性。     

基于数值模拟的车身刚度优化

以某款商用车车身为例,通过CAE数值模拟分析方法验证车身刚度是否满足设计要求。对原始方案进行初步分析得出,扭转刚度及弯曲、扭转变形率均满足要求,而弯曲刚度不满足要求。通过进一步分析,找出刚度薄弱点,然后针对薄弱点制定两个加强方案,最终确定以增加加强板的方案进行优化车身刚度。此案例分析可为后续其他车型车身刚度优化设计提供实际参考。     

结构优化设计在客车车身轻量化的运用

客车车身的轻量化不仅可以节省车辆的制造材料,还能在很大程度上增加车辆的流动性及经济性。本文充分阐述了客车车身轻量化的方法——结构优化设计。首先叙述该方法在客车车身轻量化中的应用历史和现状;然后简要介绍几种常见的结构优化技术;最后以典型客车车身构建为例,分析客车车身轻量化的过程。在以上论述中,本文对优化设计的关键性问题进行了分析研究,并对结构优化设计的未来发展进行展望和憧憬。     

多胞方管吸能特性仿真与响应面优化分析

为提高薄壁结构的吸能特性,应用非线性有限元法和响应面法优化分析晶胞数目、薄壁管长度和壁厚对比吸能的影响,对优化后的五晶胞管采用孔洞缺陷的方法降低初始峰值载荷,分析得出:多晶胞方管的比吸能优于薄壁方管,且初始峰值载荷和比吸能也随着提高;优化后的五晶胞管比吸能为26.77 kJ/kg,比之前提高15.6%;用孔洞缺陷的方法使优化后的五晶胞管初始峰值载荷降低14.6%。表明:通过响应面优化,孔洞缺陷设计出的五晶胞管具有良好的吸能特性。     

不同形式正面碰撞中假人头部运动及伤害分析

介绍了几种不同形式的正面碰撞试验,并进行了比较。从车身加速度、吸能方式的角度对各形式间的差异进行研究,利用高速摄像和数据信号采集技术对假人头部的运动及伤害情况进行分析,得出了几种不同碰撞形式的特点。分析结果对车身结构、约束系统的设计以及正碰试验方法的改进有积极的作用。     

基于一维搜索的车身轻量化设计

以一款低速电动乘用车为研究对象,讨论了车身静态分析有限元模型的建立过程。提出了基于一维搜索的车身轻量化设计方法,以应力为约束条件,零件质量最小为目标函数,对车身结构进行轻量化优化设计。优化后车身零件的应力值都向屈服极限靠拢,实现材料的充分利用。最后通过对比采用全局优化方法和整体优化与局部厚度改进相结合的优化方法发现,采用整体优化与局部改进的设计方法对提高材料的利用率更有效。     

基于有限元分析的某电动汽车车身轻量化设计

以企业提供的某款电动汽车为研究对象,对车身进行轻量化设计。在HyperMesh中建立整车的有限元模型,进行车身的静态刚度和模态仿真。根据仿真结果,选出适合轻量化的钣金件并进行灵敏度分析,对车身质量灵敏度较高同时对车身刚度以及模态灵敏度较低的钣金件进行轻量化。以板厚为设计变量,车身的刚度和模态为约束条件,车身质量最小为目标进行轻量化,使车身减质7.38kg。通过车身轻量化前后的性能对比分析,轻量化后车身的刚度、强度和NVH性能均符合要求,且浮动量在企业要求范围内。     

承载式车身模态性能优化

以某承载式车身为研究对象,优化车身模态分布。使用有限元方法对车身的模态性能进行分析,得到需要优化的模态频率及振型。在灵敏度分析的基础上,结合模态匹配的相关原则,并采用基于试验设计的多目标优化流程,对车身第一阶扭转模态频率和第一阶弯曲模态频率进行优化。最后,对优化后的车身进行模态仿真,验证了优化结果的正确性,优化后的车身模态分布更加合理。