[发明专利]一种车辆车身非金属加强结构设计方法

说明书

本发明公开了一种车辆车身非金属加强结构设计方法，包括：在白车身计算模型基础上，将车身内外表面沿对应的冲压方向平移，得到第一模型；通过填充处理、封闭处理和去除操作，得到第二模型；所述第二模型为壳单元车身骨架模型；所述壳单元车身骨架模型通过删除隔断，重新划分单元网格，形成第三模型，所述第三模型为实体四面体单元组成的车身骨架模型；基于所述第三模型的车身骨架，进行拓扑优化；依据所述拓扑优化设计出局部非金属加强结构。本发明通过借助实体单元材料填充、拓扑优化等快速寻找出非金属加强结构的敏感位置；通过蜂窝状壳单元结构的设计减少了优化时间，并且其中的隔断单元结构为最终方案设计提供了指导。

技术领域

本发明车辆加强结构技术领域，尤其涉及一种车辆车身非金属加强结构设计方法。

背景技术

汽车车身设计是综合性能的集成，最终落实到结构和工艺上。在车身早期设计阶段是用于快速识别结构薄弱环节，进行针对性地加强和重新设计，这对于节约开发成本、缩短开发周期、提升产品品质等有着非常重要的作用；并且，拓扑优化技术在汽车开发中得到广泛的应用，但是具体优化方法有着很大差别。

对于汽车车身设计领域来说，车辆车身非金属加强结构设计属于重要的设计环节；其在合适的钣金结构腔体内增加非金属嵌入结构，这对于各种性能，比如刚度、模态、碰撞、疲劳等是有改善的，也是属于有效的措施。但是，现有技术中，在非金属加强结构的设计过程中，往往是根据车身设计经验，采用反复调整方案的方法进行设计，既不能准确发现敏感位置，又不能设计出最佳的结构，从而也达不到轻量化的效果。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种车辆车身非金属加强结构设计方法，包括：

在白车身计算模型基础上，将车身内外表面沿对应的冲压方向平移，得到第一模型；

通过填充处理、封闭处理和去除操作，得到第二模型；所述第二模型为壳单元车身骨架模型；

所述壳单元车身骨架模型通过删除隔断，重新划分单元网格，形成第三模型，所述第三模型为实体四面体单元组成的车身骨架模型；

基于所述第三模型的车身骨架，进行拓扑优化；依据所述拓扑优化设计出局部非金属加强结构。

进一步地，还包括：

在所述第三模型的车身骨架的基础上，提取蜂窝状壳单元结构，通过仿真分析进行结构敏感区域预测；

将预测出的结构敏感区域重新划分隔断单元，并进行拓扑优化。

进一步地，所述基于所述第三模型的车身骨架，进行拓扑优化，包括：

基于所述第三模型的车身骨架，以实体四面体单元为优化变量，以20％-50％的性能为预设条件，进行拓扑优化。

进一步地，所述通过填充处理、封闭处理和去除操作，得到第二模型，包括：

利用填充材料填充第一模型中的孔状结构和槽状结构；

将第一模型中的零件与零件之间相互缝合，形成封闭结构；

去除未形成截面的壳单元，形成壳单元车身骨架结构。

进一步地，所述在白车身计算模型基础上，将车身内外表面沿对应的冲压方向平移，包括：

在白车身计算模型基础上，将车身外表面沿冲压方向向内侧平移，且将车身内表面沿冲压方向向外侧平移。

进一步地，还包括：将所述第三模型与所述白车身计算模型相连接，形成第四模型。

进一步地，所述填充材料为玻璃纤维增强型聚丙烯材料，所述玻璃纤维增强型聚丙烯材料中的玻璃纤维的含量范围为30％-50％；且所述填充材料的弹性模量的范围为1200-1500MPa。