[发明专利]一种汽车车架优化设计方法

说明书

本发明公开汽车车架优化设计方法，包括：步骤S1：建立梁单元模型车架和壳单元模型车架，完成前处理，并分别计算基础性能参数的初始值；步骤S2：对梁单元模型车架进行多目标拓扑优化，确定结构布置和截面尺寸；步骤S3：对梁单元模型车架进行尺寸优化，判断优化后结构是否合理，若否，去除不合理局部区域结构，回到步骤S2，对不合理局部区域重新拓扑优化；步骤S4：建立优化后车架的三维模型，确定制造工艺性是否可行，若否，回到步骤S3；步骤S5：建立优化后壳单元模型车架，进行精细化设计；步骤S6：对壳单元模型车架进行尺寸优化，计算基础性能参数，判断是否满足预设条件，若否，回到步骤S5。本发明提供标准化优化方法，保证优化效果。

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种汽车车架优化设计方法。

背景技术

车架需要承载乘客或货物的重量，以及各种运行状态所产生的力和力矩，是汽车其它零部件的附着基础，一般由矩形截面钢管、圆形截面钢管、槽钢、工字钢等工业标准型材焊接而成，有着承载能力强、工艺简单、成本低等优点。

对于车架的优化设计，需要同时考虑刚度、强度和模态等性能要求，在此要求下，目前工程师常用的做法是通过大量的软件操作，包括车架的数据处理、网格划分、结构连接模拟、边界条件、计算、结果后处理、优化方案验算等等，过程繁琐、耗费时间长，且无法完全发挥出车架结构优化的潜能，没有一套规范化、标准化的车架结构轻量化设计流程方法，不利于车架的实际项目开发。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车车架优化设计方法，解决当前车架优化设计过程中缺少标准化、规范化和流程化，造成优化周期长、结果不理想的问题，保证优化效果。

为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车车架优化设计方法，包括如下步骤：

步骤S1：建立梁单元模型车架和壳单元模型车架，完成前处理，并分别计算所述梁单元模型车架和所述壳单元模型车架基础性能参数的初始值；

步骤S2：对所述梁单元模型车架进行多目标拓扑优化分析，确定所述梁单元模型车架的结构布置和截面尺寸；

步骤S3：对所述梁单元模型车架进行尺寸优化，并采用灵敏度分析方法判断优化后所述梁单元模型车架结构是否合理，若否，去除不合理局部区域结构，回到步骤S2，对不合理局部区域重新进行拓扑优化；

步骤S4：建立优化后车架的三维模型，确定制造工艺性是否可行，若否，则回到步骤S3；

步骤S5：根据步骤S3优化后的车架，建立优化后壳单元模型车架，对优化后壳单元模型车架进行精细化设计；

步骤S6：对所述壳单元模型车架进行尺寸优化，计算优化所述壳单元模型车架的基础性能参数，判断优化后所述壳单元模型车架的基础性能参数是否满足预设条件，若否，回到步骤S5。

本发明汽车车架优化设计方法，采用将梁单元模型拓扑优化、梁单元模型尺寸优化、灵敏度分析、壳单元模型精细化设计，壳单元模型尺寸优化相结合的方式，首先基于梁单元模型车架确定车架的结构布置和截面尺寸，计算速度快、占用计算机内存小，可以降低硬件设备的要求以及减少优化设计周期；同时，及时评估优化后车架结构是否合理，对不合理地方，可以返回重新设计，保证优化后的车架结构为最佳结构，截面尺寸为最佳尺寸，提高优化效果；其次，在建立壳单元模型车架之前，采用三维建模的方法，分析梁之间的连接关系，对制造工艺可行性进行分析，确保优化后的车架具有良好的制造工艺性；随后，在梁单元模型车架的基础上建立优化后车架的壳单元模型，并对车架进行精细化设计，如通过焊角、局部斜撑、端口封板、内板等结构件来改善车架结构强度，以及提升车架整体刚度性能和模态性能，构件质量小、结构简单、性能提升大，进一步提升车架优化效果；然后对壳单元模型车架进行尺寸优化，保证分析精度较高的情况下，获得更加精确的目标性能和尺寸优化。