[發明專利]汽車白車身早期概念開發拓撲優化方法

在審

• 申請號: 201710360585.1
• 申請日: 2017-05-21
• 公開（公告）號: CN107169211A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 毛雪峰;高旭亮;任旭奎;雷雨田;程張軍;高見昌;祝嘯
• 申請（專利權）人: 上海典凡信息科技有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種汽車技術領域的白車身早期概念開發的優化方法，特別是一種主動搭建和修改模型的優化方法。

背景技術

目前，汽車工業快速發展，研發是汽車工業的核心基礎，早期開發又是整個研發流程中的重中之重，在當前的開發流程中，各大整車企業都在加大早期研發的投入，力爭在研發早期盡可能多的發現并解決問題，以此來提高整個研發流程的效率和質量，從而有效降低整個研發流程的成本和風險。而在早期研發中，白車身早期概念拓撲空間優化設計又是早期開發中的第一步，能為整車拓撲架構設計起到重要的指引作用。目前，在早期研發過程中，針對白車身的設計，往往因為輸入條件，時間節點及工具使用等各種因素限制的原因，不能進行有效的白車身早期概念拓撲空間優化設計，從而導致整車在拓撲架構層面上不能得到充分的論證，即結構工程師在早期的開發設計中也無法得到相關的拓撲空間的性能分析結果輸入，導致工作盲目性較大且設計周期較長。同樣，CAE工程師在設計早期又無法獲得完整的CAD空間及結構模型，從而無法對車身結構進行分析及優化，使得在研發早期無法快速發現車身整體架構層面的問題，進而難以對該階段提出有效性的建議，無法有效保障后續的設計需求。在汽車白車身的早期設計中，往往需要考慮車身碰撞、頂壓、剛度等多種復雜工況的性能要求，使得設計者難以在較短時間內設計出質量小、性能優的車身結構，從而阻礙了“分析驅動設計”的產品正向開發設計策略的發展。

在白車身早期開發流程中，不同企業的開發流程及優化算法各有差異，優化效率也各有優劣，而優化結果有時難以及時有效的為工程實際項目提供有力支持。因此在實際車身早期開發中，需要一套完整成熟的開發優化流程來提高設計效率，及時反饋優化結果并轉化為車身結構設計語言，從而能實際應用到車身開發中。在白車身的早期概念設計階段，由于輸入數據較少，利用傳統開發流程中的手段，CAD工程師無法搭建完整的白車身模型，進而使得CAE工程師不能及時地展開結構分析優化工作，這樣便大大增加了研發周期以及開發成本。

發明內容

為了克服已有技術的缺點，本文結合等效靜態載荷的思想，提出一種基于參數化模型主動搭建和拓撲優化的白車身早期概念拓撲空間優化設計分析及解析的方法。該方法以車身造型和總布置參數為輸入條件，利用參數化軟件建立車身參數化空間拓撲模型和參考車模型，在前處理軟件中進行體網格劃分和工況加載，再利用拓撲優化軟件對空間拓撲模型和參考車模型進行考慮多種碰撞工況、頂壓以及多種剛度等工況的多學科拓撲優化，然后利用參數化軟件對拓撲優化結果進行有效解析。

本發明是通過以下技術方案來實現的，本發明包括以下步驟：第一，以車身造型和總布置參數為輸入條件，主動搭建拓撲空間模型和參考車模型；第二，將優化結果在參考車中解析并驗證；第三，實時修改更新空間模型和參考車模型，并對其再次優化；第四，可以利用參數化軟件對將空間模型和參考車模型進行無數次修改，優化迭代。

為高效的開展早期開發，快速解析概念拓撲空間的優化結果，使用參數化建模軟件進行早期概念結構模型搭建可很好地解決上述問題。參數化建模軟件采用分析驅動設計的理念，能在沒有CAD模型的情況下，利用包括整車基本尺寸、總布置要求或者造型面等少量的抽象輸入數據，快速正向建立結構模型。使得CAE在產品研發流程中不僅僅是驗證工具的角色，真正達到在設計早期階段開始就能對工程師起到指導作用，并利用早期設計階段設計空間較大的優勢尋求更多更優的設計解決方案。

基于總布置空間要求，結合車身設計部門提供的斷面數據、CAS數據或其他參考數據等，利用參數化建模軟件參數化模塊化的特點，可以快速建立車身拓撲優化的3D空間模型，早期概念階段主要以3D實體單元模擬，通過拓撲優化尋找材料分配的最佳布局。

拓撲空間優化的特點是早期、宏觀、概念。建立拓撲空間模型首先必須滿足總布置的各項要求(如整車尺寸、硬點位置等)，如該階段已有內外CAS面，則必須滿足內外CAS面的要求。其次根據并行搭建的參數化模型或者其它供參考的實際模型，3D空間模型必須完全“包絡”實際的2D網格單元模型。最后3D空間模型要求結構簡單直觀，能進行快速的調整修改。由于參數化軟件搭建的3D空間模型為參數化模型，靈活性高，當總布置數據發生變化時，3D空間模型能夠實現快速參數化修改，大大減少了拓撲空間模型的前處理時間。