[發明專利]一種造型鋼輪輕量化設計方法及裝置

在審

• 申請號: 202010763672.3
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN112084585A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 袁飛;王賢付;華迎春
• 申請（專利權）人: 東風汽車車輪隨州有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/15;G06F30/23;G06F30/27;G06F119/14
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 嚴超

1.一種造型鋼輪輕量化設計方法，其特征在于，包括：

基于車輪邊界約束條件確定輪輻初始形狀后，分別利用CAD建立輪輻、輪輞的參數化模型，并錄制CAD宏程序，通過腳本命令驅動所述宏程序進行參數化模型的自動修改和更新；

將輪輻參數化模型和輪輞參數化模型導入CAE中，對輪輻參數化模型和制動鉗3D模型進行接觸應力分析后，基于輪輻參數化模型和輪輞參數化模型的彎曲加載分析、徑向加載分析，建立彎曲分析有限元模型、徑向分析有限元模型；

集成CAD和CAE中的輪輻、輪輞參數化模型，基于接觸應力分析、彎曲加載分析和徑向加載分析進行造型鋼輪的DOE設計；

根據造型鋼輪的DOE設計結果，采用徑向基神經網絡進行造型鋼輪的近似模型擬合，對所述近似模型優化，得到最優輕量化造型鋼輪設計方案。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于輪輻參數化模型和輪輞參數化模型的彎曲加載分析、徑向加載分析，建立彎曲分析有限元模型、徑向分析有限元模型包括：

分別對彎曲加載分析、徑向加載分析的載荷模塊中預定程序進行二次開發，替換原載荷模塊對應的源程序，以建立彎曲分析有限元模型、徑向分析有限元模型。

3.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述集成CAD和CAE中的輪輻、輪輞參數化模型，基于接觸應力分析、彎曲加載分析和徑向加載分析進行造型鋼輪的DOE設計包括：

創建CAE接觸應力分析、彎曲加載分析和徑向加載分析的批處理命令，基于批處理命令驅動各模型內部Python程序實現CAE模型的自動搭建和計算。

4.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述集成CAD和CAE中的輪輻、輪輞參數化模型，基于接觸應力分析、彎曲加載分析和徑向加載分析進行造型鋼輪的DOE設計還包括：

對輪輻參數模型和輪輞參數模型進行DOE采樣，通過優化拉丁方對采樣點的空間分布進行優化；

至少采集(N+1)(N+2)/2個樣本計算DOE結果，并將結果文件輸出，其中，N為關鍵參數個數。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據造型鋼輪的DOE設計結果，采用徑向基神經網絡進行造型鋼輪的近似模型擬合還包括:

將輪輻參數模型和輪輞參數模型中對應的關鍵參數作為輸入因子，將最大接觸應力、彎曲最大應力、徑向最大應力、彎曲最大位移、徑向最大位移、輪輻質量、輪輞質量作為響應因子，采用徑向基神經網絡進行造型鋼輪的近似模型擬合；

選取達到預定數量的樣本點對所述近似模型進行誤差分析，控制所述近似模型的精度滿足預設閾值。

6.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述對所述近似模型優化包括：

將輪輻參數模型和輪輞參數模型中對應的關鍵參數作為設計變量，根據客戶需求、產品彎曲疲勞壽命、徑向疲勞壽命以及SN曲線，計算彎曲疲勞壽命及徑向疲勞壽命對應的基準應力；

以最大接觸應力、彎曲最大應力和徑向最大應力為約束條件，以輪輻質量最小、輪輞質量最小、彎曲最大位移、徑向最大位移為優化目標，選擇組合算法進行近似模型的優化設計。

7.一種用于造型鋼輪輕量化設計的裝置，其特征在于，包括：

建立模塊，用于基于車輪邊界約束條件確定輪輻初始形狀后，分別利用CAD建立輪輻、輪輞的參數化模型，并錄制CAD宏程序，通過腳本命令驅動所述宏程序進行參數化模型的自動修改和更新；

分析模塊，用于將輪輻參數化模型和輪輞參數化模型導入CAE中，對輪輻參數化模型和制動鉗3D模型進行接觸應力分析后，基于輪輻參數化模型和輪輞參數化模型的彎曲加載分析、徑向加載分析，建立彎曲分析有限元模型、徑向分析有限元模型；

設計模塊，用于集成CAD和CAE中的輪輻、輪輞參數化模型，基于接觸應力分析、彎曲加載分析和徑向加載分析進行造型鋼輪的DOE設計；

優化模塊，用于根據造型鋼輪的DOE設計結果，采用徑向基神經網絡進行造型鋼輪的近似模型擬合，對所述近似模型優化，得到最優輕量化造型鋼輪設計方案。