[发明专利]一种白车身结构优化设计方法及结构优化设计装置

说明书

本发明公开了一种白车身结构优化设计方法及结构优化设计装置，优化设计方法包括以下步骤：建立白车身的有限元模型；计算所述有限元模型中各个工况的模态和刚度，并对所述白车身进行试验验证，获取所述模态及刚度的计算值与试验值的误差；调整所述有限元模型直至所述误差小于所述预设百分比；根据所述模态和所述刚度，筛选出优化设计的多个设计变量；根据所述白车身的加权相对灵敏度w以及所述白车身的优化成本，选择所述白车身结构中的部分参数为多个设计变量。本发明通过采用加权相对灵敏度分析的方法选择优化设计的设计变量，对白车身确定性优化结果进行可靠性优化设计，白车身结构在满足性能要求的同时，减轻车身质量，提高系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及汽车结构设计技术领域的一种优化设计方法，尤其涉及一种基于加权相对灵敏度的白车身结构优化设计方法，还涉及一种基于加权相对灵敏度的白车身结构优化设计装置。

背景技术

白车身结构优化设计是汽车研发和制造过程中必不可少的环节，车身部件较多，质量占整车的30％左右，所以车身部件轻量化的潜能较大。但白车身的部件比较多，从考虑经济成本和计算机硬件能力的角度来说，不可能将白车身的每个部件厚度都作为设计变量，对其进行优化，需要从中综合选取对优化输出响应影响较大的值，同时也应当考虑到轻量化的需求。由于车身尤其是承载式车身承载着来自车身内外的各种载荷(尤其是弯曲载荷和扭转载荷)和激励源的激励，因此要保证车身的刚度和模态等性能满足要求。此外，白车身的结构在生产和制造等过程中存在很多不确定因素，这些因素对车身结构优化结果存在很大的影响，会造成优化结果的可靠性较差。若优化结果的可靠度过低，会导致优化失败，从而失去意义。在白车身结构优化设计过程中应当考虑其可靠性，在确定性优化的基础上进行可靠性优化设计。

发明内容

针对现有的技术问题，本发明提供一种白车身结构优化设计方法及结构优化设计装置，解决了现有的白车身结构设计变量筛选困难以及优化可靠性较差的问题。

本发明采用以下技术方案实现：一种基于加权相对灵敏度的白车身结构优化设计方法，其包括以下步骤：

步骤一、对白车身的三维模型进行有限元网格划分并建立相应的有限元模型；

步骤二、计算所述有限元模型中各个工况的模态和刚度，并对所述白车身进行试验验证，获取所述模态及刚度的计算值与试验值的误差；在所述误差不小于一个预设百分比时，调整所述有限元模型直至所述误差小于所述预设百分比；

步骤三、根据所述模态和所述刚度，筛选出优化设计的多个设计变量；

所述设计变量的筛选方法包括以下步骤：

(1)计算所述白车身结构的模态直接灵敏度、刚度直接灵敏度以及质量直接灵敏度；

(2)根据所述白车身结构的各个直接灵敏度，计算所述白车身结构的一阶扭转模态相对灵敏度R_ft、一阶弯曲模态相对灵敏度R_fb、扭转刚度相对灵敏度R_t以及弯曲刚度相对灵敏度R_b；其中，R_ftmin≤R_ft≤R_ftmax，R_fbmin≤R_fb≤R_fbmax，R_bmin≤R_b≤R_bmax，R_tmin≤R_t≤R_tmax；

(3)计算所述白车身的加权相对灵敏度w，所述加权相对灵敏度w的计算方法包括以下步骤：

(3.1)计算一阶扭转模态相对灵敏度重要度；

计算相对灵敏度R_ft与最小值R_ftmin之间的差值Δ1；