[发明专利]一种汽车顶盖设计方法及汽车顶盖结构

说明书

本发明公开了一种汽车顶盖设计方法及汽车顶盖结构。该汽车顶盖设计方法，包括确定待设计顶盖结构的性能要求，以及与所述性能相关的载荷工况；创建不包括加强筋和加强件的所述顶盖的初始有限元模型；根据所述性能要求和所述载荷工况设置形貌优化的约束条件和优化目标，对所述初始有限元模型进行形貌优化、拓扑优化；确定加强筋和加强件的形状、位置，并优化所述顶盖结构；再进行厚度优化，确定所述顶盖结构最终设计方案，通过一轮优化就可以得到最优的结构设计，极大的提高了设计效率，节约了时间和成本，解决目前顶盖结构设计中依赖设计工程师经验、设计盲目性导致结构设计不合理、效率低下等问题，可以更高效的设计出性能更优的顶盖结构。

技术领域

本发明涉及汽车设计技术领域，具体涉及一种汽车顶盖设计方法及汽车顶盖结构。

背景技术

汽车顶盖结构尺寸较大，整体结构由金属钣金件冲压成型，顶盖设计不合理容易导致结构刚度不足、模态较低，从而导致引起噪声问题、开裂问题等等。

目前对于汽车顶盖结构的设计主要基于工程师的经验和参考现有车型结构，具体如下：

(1)参考市面上已有的车型或者竞品车的结构设计。由于不同整车厂针对不同定位的车辆会有不同的设计定位，因此参考现有车型设计存在结构不匹配的问题，不能完全契合当前开发车辆的实际需求。参考其他车型的设计运用到当前开发车型中，可能效果不理想，并非适合当前车型的最新设计。

(2)通过设计工程师的经验，在顶盖上布置加强梁和加强筋等结构。该方法比较依赖设计工程师的工程经验，容易出现不足设计或过设计等问题。不足设计即顶盖结构不能满足性能要求，出现噪音、开裂等问题；过设计即性能远满足要求，但增加了设计、生产成本，产品不具备价格竞争优势。

另外，现有设计方案的流程为：设计工程师设计方案，仿真工程师验证，根据验证结果提出改进建议，再设计、再验证，通常需要两到三轮才能得到最终设计。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种汽车顶盖设计方法及汽车顶盖结构，极大的提高了设计效率，节约了时间和成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种汽车顶盖设计方法，包括如下步骤：

步骤一：确定待设计顶盖结构的性能要求，以及与所述性能相关的载荷工况，其中，所述性能包括一阶模态频率、二阶模态频率、扭转刚度和重量，所述载荷工况包括所述顶盖的扭转刚度载荷工况和模态频率载荷工况；

步骤二：创建不包括加强筋和加强件的所述顶盖的初始有限元模型，其中，所述加强件为从所述顶盖主体上增加材料形成的加强结构；

步骤三：根据所述性能要求和所述载荷工况设置形貌优化的约束条件和优化目标，对所述初始有限元模型进行形貌优化；

步骤四：根据所述性能要求和所述载荷工况设置拓扑优化的约束条件和优化目标，对所述初始有限元模型进行拓扑优化；

步骤五：结合步骤三的形貌优化结果和步骤四的拓扑优化结果，确定加强筋和加强件的形状、位置，并优化所述顶盖结构；

步骤六：根据所述性能要求和所述载荷工况设置厚度优化的约束条件和目标，对步骤五得到的所述顶盖优化结构进行厚度优化，确定所述顶盖结构最终设计方案。

在上述汽车顶盖设计方法中，为提高优化计算效率，单独对顶盖结构模型进行设计、计算、优化，通过厚度优化、形貌优化和拓扑优化等技术手段，针对顶盖结构的一阶模态、二阶模态、刚度、重量等性能进行优化，优化后对结果进行解析和结构设计，该优化方法效率高，一轮优化就可以得到最优的结构设计，极大的提高了设计效率，节约了时间和成本，解决目前顶盖结构设计中依赖设计工程师经验、设计盲目性导致结构设计不合理、效率低下等问题，可以更高效的设计出性能更优的顶盖结构。