[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

本發明提供一種造型鋼輪輕量化設計方法及裝置，該方法包括：分別建立輪輻、輪輞的參數化模型，通過腳本命令驅動宏程序進行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，對輪輻和制動鉗進行接觸應力分析后，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，對近似模型優化，得到最優輕量化造型鋼輪設計方案。通過該方案解決了現有造型鋼輪輕量化設計工作量大且效率低的問題，不僅可以減少工作量、提高優化效率，而且能夠快速獲取到各種優化方案，并準確選取最優輕量化設計。

技術領域

本發明涉及車輪設計領域，尤其涉及一種造型鋼輪輕量化設計方法及裝置。

背景技術

相比于鋁合金車輪，鋼輪雖然成本上具有較大優勢，但傳統鋼輪外觀丑陋，對于追求外觀的消費者而言這無疑是較大的痛點，基于整車成本及外觀的考慮，推出了造型鋼輪，為實現造型鋼輪外觀效果，配合裝飾罩需要將里面的鋼輪全覆蓋，由于造型鋼輪通風孔面積至少是傳統鋼輪通風孔面積的2倍以上，這直接導致在同等料厚下造型鋼輪的結構強度比傳統鋼輪差很多，為了彌補這一缺陷，設計工程師一般直接通過增加輪輻料厚約0.6-1.0倍或者增加材料的強度等級來提升造型鋼輪的強度，從而提升彎曲疲勞壽命，這同時也導致了車輪重量和制造成本的增加。

由于造型鋼輪屬于異性變截面產品，相比傳統鋼輪要復雜的多，目前，行業針對造型輪輻采用的輕量化優化設計方法主要是依靠CAE分析結果，由人工反復修改結構。而造型鋼輪的結構設計、網格劃分、仿真分析及結構優化是相互獨立的，當某一結構發生變化時，整個設計流程需重復一遍，這樣不僅工作量大，而且會降低效率低，通常即使花費大量的時間也很難找到最優結構。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種造型鋼輪輕量化設計方法及裝置，以解決現有造型鋼輪輕量化設計工作量大且效率低的問題。

在本發明實施例的第一方面，提供了一種造型鋼輪輕量化設計方法，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。

在本發明實施例的第二方面，提供了一種用于造型鋼輪輕量化設計的裝置，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。