[發明專利]汽車儀表板橫梁尺寸優化設計方法

在審

• 申請號: 202011376620.7
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112464382A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 昌晶晶;王梁;孫敏;王洪斌
• 申請（專利權）人: 奇瑞汽車股份有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 朱順利

本發明公開了一種汽車儀表板橫梁尺寸優化設計方法，包括步驟：S1、建立轉向系統的有限元分析模型；S2、約束車身側邊界，對優化前的整車狀態下轉向系統進行模態分析，得到轉向系統的典型模態頻率；S3、進行鈑金件的size優化工作；S4、獲得鈑金件的靈敏度系數和尺寸優化建議方案；S5、篩選出部分鈑金件作為優化對象，進行鈑金件的free size優化工作；S6、得到儀表板橫梁優化云圖，對儀表板橫梁的局部位置進行減重，驗證優化結果。本發明的汽車儀表板橫梁尺寸優化設計方法，可以在滿足汽車轉向系統模態性能目標前提下，獲得重量最輕的儀表板橫梁結構。

技術領域

本發明屬于汽車領域，具體地說，本發明涉及一種汽車儀表板橫梁尺寸優化設計方法。

背景技術

隨著國內排放法規及油耗目標的不斷嚴苛要求，汽車各系統都要求在滿足系統性能目標的基礎上進行輕量化設計。儀表板橫梁的結構剛性對于汽車的轉向系統模態影響很大，在良好的儀表板橫梁結構設計基礎上，對儀表板橫梁結構件進行料厚優化及挖孔減重，以滿足儀表板橫梁的重量目標及轉向系統的性能目標要求。而現有的汽車儀表板橫梁尺寸優化設計方法并不能滿足轉向系統模態目標下的最優鈑金料厚組合，也不能實現減重挖孔位置的合理設置，不能獲得重量最輕的儀表板橫梁結構。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提供一種汽車儀表板橫梁尺寸優化設計方法，目的是在滿足汽車轉向系統模態性能目標前提下，獲得重量最輕的儀表板橫梁結構。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：汽車儀表板橫梁尺寸優化設計方法，包括步驟：

S1、建立轉向系統的有限元分析模型；

S2、約束車身側邊界，對優化前的整車狀態下轉向系統進行模態分析，得到轉向系統的典型模態頻率；

S3、選擇優化前的儀表板橫梁上的鈑金件料厚為設計變量，設定鈑金件的料厚的上限值和下限值，設定優化約束條件和優化目標，分析鈑金件的靈敏度系數，進行鈑金件的size優化工作；

S4、獲得鈑金件的靈敏度系數和尺寸優化建議方案；

S5、基于鈑金件的尺寸優化建議方案，進行鈑金件的free size(自由尺寸)優化工作，篩選出部分鈑金件作為優化對象，設定優化對象的料厚上限值和下限值，設定優化約束條件和優化目標，進行鈑金件的free size(自由尺寸)優化工作；

S6、得到儀表板橫梁優化云圖，對儀表板橫梁的局部位置進行減重，并驗證優化結果。

所述步驟S2中，轉向系統的典型模態頻率包括側向模態頻率和垂向模態頻率。

所述側向模態頻率為34.6Hz，所述垂向模態頻率為38.8Hz。

所述步驟S3中，設定鈑金件的料厚的上限值為初始設計料厚的1.3倍，下限值為1.0mm。

所述步驟S3中，設定優化約束條件為整車狀態下轉向系統的側向模態頻率，優化目標為儀表板橫梁的鈑金件重量最低。鈑金料厚下限值弱低于1.0mm，易產生強度和疲勞風險。

所述步驟S4中，若整車狀態下轉向系統的側向模態頻率未達到優化約束條件中的目標值，則返回繼續執行步驟S3，繼續進行鈑金件的尺寸優化工作。

所述步驟S5中，設定優化對象的料厚的下限值為0mm，優化對象的上限值為步驟S3中所得的優化建議尺寸，類似鈑金結構挖孔減重優化。

所述步驟S5中，設定優化約束條件為整車狀態下轉向系統的側向模態頻率，優化目標為儀表板橫梁的鈑金件重量最低。