[發明專利]一種汽車底盤零件的優化與設計方法在審
| 申請號： | 202011004560.6 | 申請日： | 2020-09-22 |
| 公開（公告）號： | CN112131664A | 公開（公告）日： | 2020-12-25 |
| 發明（設計）人： | 華林;胡志力;柳勇志 | 申請（專利權）人： | 武漢理工大學 |
| 主分類號： | G06F30/15 | 分類號： | G06F30/15;G06F30/23;G06F111/06 |
| 代理公司： | 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102 | 代理人： | 唐萬榮 |
| 地址： | 430070 湖*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 汽車底盤 零件 優化 設計 方法 | ||
1.一種汽車底盤零件的優化與設計方法，其特征在于包括如下步驟：
步驟一、對底盤零件進行參數化建模，建立底盤零件的有限元模型；
步驟二、對底盤零件模鍛過程的工藝步驟進行成形分析，校核底盤零件的性能；
步驟三、以底盤在一個特定工況下的柔度最小化為優化目標進行拓撲優化；
步驟四、依據拓撲優化結果，對去除材料部分形狀進行規整，分別確定結構參數、鍛造工藝參數的初值及其變化范圍，其中結構優化中以最大應力值為響應，工藝優化以等效應變值為響應，建立兩者優化模型；
步驟五、基于灰色關聯法確定上述目標的權值進行多目標形狀優化；
步驟六、選擇合適的優化算法進行迭代計算。
2.根據權利要求1所述的汽車底盤零件的優化與設計方法，其特征在于：
步驟一中，底盤零件的設計變量根據底盤零件的性能指標確定，所述性能指標包括底盤零件的工藝性能指標及結構性能指標，工藝性能指標包括各工序的等效應變值、溫度、金屬流動值，結構性能指標包括轉向節各工況下的應力、應變值以及模態、疲勞耐久性值。
3.根據權利要求2所述的汽車底盤零件的優化與設計方法，其特征在于：
步驟二中所述模鍛過程的工藝步驟包括墩粗、壓彎、預鍛、終鍛四個工藝步驟；所述校核底盤零件的性能，包括校核底盤零件的剛度、強度性能。
4.根據權利要求3所述的汽車底盤零件的優化與設計方法，其特征在于：
步驟二中，通過步驟一建立的底盤零件的有限元模型進行有限元的成形分析，在靜載工況下校核底盤零件的性能，靜載工況包括最大垂向力工況、0.4g轉向工況以及0.6g制動工況。
5.根據權利要求4所述的汽車底盤零件的優化與設計方法，其特征在于：
步驟三中，拓撲優化是以三種工況下的剛度進行折衷處理作為優化目標，優化模型為
式中，C(x)是以密度為設計變量的柔度函數，ωi為三種工況下的權重，三種工況下依次取權重大小為0.4、0.4、0.3，Ci(x)是迭代次數為i時的柔度值，V(x)為第n次迭代的體積V0表示初始體積，xi表示第i次迭代的單元相對密度。
6.根據權利要求5所述的汽車底盤零件的優化與設計方法，其特征在于：
步驟三中的結果優化過程中選取底盤零件的關鍵參數作為設計變量，對關鍵參數進行因子篩選后得到較少的設計變量，設計變量在±10％范圍內變化，根據建立的樣本點進行多次模擬分析，并將底盤零件危險工況下的最大應力值作為優化目標建立優化模型，優化模型為：
而工藝參數優化模型則以鍛造溫度、摩擦系數為設計變量，以等效應變值為優化目標，進行多次模擬分析以建立最終的近似模型后進行優化。
7.根據權利要求6所述的汽車底盤零件的優化與設計方法，其特征在于：
步驟四以工藝與結構中多個單獨的優化目標進行綜合，然后通過步驟五利用灰色關聯法確定各優化目標的權重系數后進行加權計算，得到綜合目標函數。
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