[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于加权相对灵敏度的白车身结构优化设计方法，其特征在于，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；计算最大值R_ftmax和最小值R_ftmin之间的差值Δ2；将差值Δ1与差值Δ2之间的比值乘以所述白车身的一阶扭转模态的加权系数w_ft，获得所述一阶扭转模态相对灵敏度重要度；(3.2)计算一阶弯曲模态相对灵敏度重要度；计算相对灵敏度R_fb与最小值R_fbmin之间的差值Δ3；计算最大值R_fbmax和最小值R_fbmin之间的差值Δ4；将差值Δ3与差值Δ4之间的比值乘以所述白车身的一阶弯曲模态的加权系数w_fb，获得所述一阶弯曲模态相对灵敏度重要度；(3.3)计算弯曲刚度相对灵敏度重要度；计算相对灵敏度R_b与最小值R_bmin之间的差值Δ5；计算最大值R_bmax和最小值R_bmin之间的差值Δ6；将差值Δ5与差值Δ6之间的比值乘以所述白车身的弯曲刚度的加权系数w_b，获得所述弯曲刚度相对灵敏度重要度；(3.4)计算扭转刚度相对灵敏度重要度；计算相对灵敏度R_t与最小值R_tmin之间的差值Δ7；计算最大值R_tmax和最小值R_tmin之间的差值Δ8；将差值Δ7与差值Δ8之间的比值乘以所述白车身的扭转刚度的加权系数w_t，获得所述扭转刚度相对灵敏度重要度；(3.5)累加所述一阶扭转模态相对灵敏度重要度、所述一阶弯曲模态相对灵敏度重要度、所述弯曲刚度相对灵敏度重要度以及所述扭转刚度相对灵敏度重要度，获得所述白车身的加权相对灵敏度w；(4)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，选择所述白车结构中的部分参数为多个设计变量；步骤四、先根据多个设计变量，选择优化设计的目标和约束，再构建近似模型以拟合响应所述目标和所述约束与所述设计变量之间的函数关系，最后对所述白车身结构进行优化设计。