[發(fā)明專利]一種輕量化新能源汽車(chē)內(nèi)空間的拓?fù)鋬?yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011206208.0
• 申請(qǐng)日: 2020-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112528391A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李懷江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津市沃田金屬實(shí)業(yè)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/18;G06F30/23;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 天津創(chuàng)信方達(dá)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 12247
• 代理人: 孟會(huì)賢

本發(fā)明涉及一種輕量化新能源汽車(chē)內(nèi)空間的拓?fù)鋬?yōu)化方法；確定輕量化新能源汽車(chē)內(nèi)空間結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化空間，建立輕量化新能源汽車(chē)車(chē)型的整車(chē)模型和輕量化新能源汽車(chē)車(chē)內(nèi)零件有限元模型，并確定適用于輕量化新能源汽車(chē)內(nèi)空間結(jié)構(gòu)分析的工況路徑；利用工況路徑，建立輕量化新能源汽車(chē)內(nèi)空間結(jié)構(gòu)的拓?fù)浞治瞿Ｐ停挥?jì)算分析模型，并輸出分析處理的數(shù)據(jù)，構(gòu)建空間模型；基于輸出的空間模型，利用構(gòu)建的第一版輕量化新能源汽車(chē)內(nèi)空間結(jié)構(gòu)方案建立有限元模型，驗(yàn)證輕量化新能源汽車(chē)內(nèi)空間結(jié)構(gòu)的各個(gè)功能，并分析各個(gè)功能是否滿足輕量化新能源汽車(chē)內(nèi)空間結(jié)構(gòu)安全建立的要求；本發(fā)明提供的一種可以縮短研發(fā)周期的輕量化新能源汽車(chē)內(nèi)空間的拓?fù)鋬?yōu)化方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種汽車(chē)研發(fā)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種輕量化新 能源汽車(chē)內(nèi)空間的拓?fù)鋬?yōu)化方法。

背景技術(shù)

拓?fù)鋬?yōu)化(topology optimization)是一種根據(jù)給定的負(fù)載情況、約束條件 和性能指標(biāo)，在給定的區(qū)域內(nèi)對(duì)材料分布進(jìn)行優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法，是結(jié)構(gòu)優(yōu)化的 一種，其中結(jié)構(gòu)優(yōu)化可分為尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化。尺寸優(yōu)化(size optimization)是以結(jié)構(gòu)件外形或者孔洞形狀為優(yōu)化對(duì)象，比如凸臺(tái)過(guò)渡倒角的 形狀等，形狀優(yōu)化(shapeoptimization)是在已有薄板上尋找新的凸臺(tái)分布，提 高局部剛度，拓?fù)鋬?yōu)化(topologyoptimization)是以材料分布為優(yōu)化對(duì)象，通過(guò) 拓?fù)鋬?yōu)化，可以在均勻分布材料的設(shè)計(jì)空間中找到最佳的分布方案。由此可見(jiàn)， 拓?fù)鋬?yōu)化相對(duì)于尺寸優(yōu)化和形狀優(yōu)化，具有更多的設(shè)計(jì)自由度，能夠獲得更大 的設(shè)計(jì)空間，是結(jié)構(gòu)優(yōu)化最具發(fā)展前景的一個(gè)方面。

拓?fù)鋬?yōu)化的研究領(lǐng)域主要分為連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化和離散結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化。不論 哪個(gè)領(lǐng)域，都要依賴于有限元方法。連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化是把優(yōu)化空間的材料離散 成有限個(gè)單元(殼單元或者體單元)，離散結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化是在設(shè)計(jì)空間內(nèi)建立一 個(gè)由有限個(gè)梁?jiǎn)卧M成的基結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)算法確定設(shè)計(jì)空間內(nèi)單元的去留， 保留下來(lái)的單元即構(gòu)成最終的拓?fù)浞桨福瑥亩鴮?shí)現(xiàn)拓?fù)鋬?yōu)化。

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)的汽車(chē)設(shè)計(jì)一般采用經(jīng)驗(yàn)和類比方法，而歐美和日本等國(guó) 外公司經(jīng)歷了漸進(jìn)發(fā)展，從粗放的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和類比設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng) 度可靠性設(shè)計(jì)，發(fā)展到了目前的以新材料和新工藝為基礎(chǔ)的輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)。

近年來(lái)，國(guó)外公司為了增加競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)一步向輕量化方向發(fā)展，他們一般 采用高強(qiáng)度材料，如TRIP鋼材鋁合金及新型合金材料等，來(lái)實(shí)現(xiàn)整車(chē)輕量化， 但這種做法大大增加了成本。

我國(guó)的汽車(chē)發(fā)展水平與國(guó)際先進(jìn)水平仍存在較大的差距，結(jié)構(gòu)過(guò)重造成的 整車(chē)動(dòng)力性能，燃油經(jīng)濟(jì)性能較差和成本較高的現(xiàn)象依舊突出。而大規(guī)模的使 用新材料與我國(guó)相對(duì)落后的經(jīng)濟(jì)和市場(chǎng)狀況不協(xié)調(diào)。因此有必要提出一種切實(shí) 可行的，成本較低的輕量化技術(shù)。

為了順應(yīng)這種要求，在整車(chē)研發(fā)設(shè)計(jì)階段，國(guó)內(nèi)的眾多汽車(chē)制造商有必要 將傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂袊?yán)格的數(shù)學(xué)和力學(xué)基礎(chǔ)的多體動(dòng)力學(xué)—有限 元輔助設(shè)計(jì)方法。

這種方法能夠在研發(fā)設(shè)計(jì)階段較為搭建出整車(chē)的虛擬樣機(jī)，可以較為真實(shí) 的反映出整車(chē)的性能指標(biāo)和零部件力學(xué)性能，同時(shí)易于修改和優(yōu)化。而現(xiàn)在鮮 有一種較好的可以解決上述問(wèn)題的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供了一種能夠縮短研發(fā)周期的基礎(chǔ)上解決上述問(wèn)題的輕 量化新能源汽車(chē)內(nèi)空間的拓?fù)鋬?yōu)化方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種輕量化新能源汽車(chē)內(nèi)空間的拓?fù)鋬?yōu) 化方法。

包括以下步驟：

步驟一、確定輕量化新能源汽車(chē)內(nèi)空間結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化空間；

步驟二、建立輕量化新能源汽車(chē)車(chē)型的整車(chē)模型和輕量化新能源汽車(chē)車(chē)內(nèi) 零件有限元模型，并確定適用于所述輕量化新能源汽車(chē)內(nèi)空間結(jié)構(gòu)分析的工況 路徑；

步驟三、利用所述步驟二中的工況路徑，建立輕量化新能源汽車(chē)內(nèi)空間結(jié) 構(gòu)的拓?fù)浞治瞿Ｐ停?/p>