[發(fā)明專利]一種商用車駕駛室白車身輕量化優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111184420.6
• 申請(qǐng)日: 2021-10-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113901585A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧聚才;蔡珍珍;劉凱揚(yáng);劉夫云;張瑞俊;張錦宙;段小勇;李建衡;湯金帥;杜中剛;王寶玉;彭雪梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東風(fēng)柳州汽車有限公司;桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 陶平英

本發(fā)明公開(kāi)了一種商用車駕駛室的輕量化優(yōu)化方法，采用SFE?Concept、HyperMesh、Isight、Optistruct、Ls?Dyna聯(lián)合仿真優(yōu)化方法，以汽車輕量化為主，兼顧汽車被動(dòng)安全性，完成駕駛室白車身多學(xué)科輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)。以車身質(zhì)量最小、彎扭剛度最大為目標(biāo)，以駕駛室低階彎扭模態(tài)頻率、侵入量為約束，板件厚度為設(shè)計(jì)變量，通過(guò)重新調(diào)整板厚使各個(gè)關(guān)鍵變量實(shí)現(xiàn)最優(yōu)組合。與優(yōu)化前相比：駕駛室車身質(zhì)量減輕了24.3kg，輕量化率達(dá)7.93%，一階彎曲模態(tài)頻率提升10.54%，彎扭剛度、一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率基本不變，優(yōu)化后駕駛員最小生存空間均大于0，滿足碰撞法規(guī)要求。該優(yōu)化方法在保證駕駛室靜?動(dòng)態(tài)性能的同時(shí)完成了輕量化目標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及商用車駕駛室白車身輕量化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體是一種商用車駕駛室白車身輕量化優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

面對(duì)當(dāng)前嚴(yán)峻的能源危機(jī)挑戰(zhàn)，世界各國(guó)逐漸意識(shí)到節(jié)能減排具有重要意義。在汽車領(lǐng)域中，輕量化技術(shù)作為節(jié)能減排的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，已經(jīng)成為當(dāng)前汽車行業(yè)的主要發(fā)展方向。白車身輕量化設(shè)計(jì)方法在乘用車上應(yīng)用較為成熟，但在商用車領(lǐng)域，因評(píng)價(jià)指標(biāo)的差異、應(yīng)用場(chǎng)景的不同，使得新技術(shù)應(yīng)用較少。

汽車輕量化設(shè)計(jì)的整體思路在保證其碰撞安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性等前提下通過(guò)輕質(zhì)材料、先進(jìn)制造技術(shù)或車身結(jié)構(gòu)輕量化三種途徑減輕汽車質(zhì)量。經(jīng)初步檢索，當(dāng)前已有專利提出車身結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化方法：

中國(guó)專利CN2018108529933公開(kāi)了一種車身輕量化設(shè)計(jì)方法，該方法以靈敏度分析方法篩選變量，進(jìn)而建立優(yōu)化模型的輕量化優(yōu)化方法，以優(yōu)化前后是否滿足剛度要求作為輕量化方案可行性的判斷依據(jù)，但是未考慮碰撞安全性，對(duì)于實(shí)際工程應(yīng)用推廣存在一定的局限性。

中國(guó)專利CN2020102414149公開(kāi)了一種基于碰撞性能優(yōu)化的汽車白車身輕量化設(shè)計(jì)方法，該方法通過(guò)綜合考慮材料、結(jié)構(gòu)、工藝等要求，制定了一種汽車白車身在碰撞工況下的輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)流程方法，通過(guò)對(duì)整車正面100％重疊剛性避障碰撞、整車正面40％重疊可變性避障碰撞有限元模型的求解，得到加速度值和位移侵入量等碰撞性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，然后對(duì)白車身進(jìn)行靈敏度分析，根據(jù)靈敏度分析結(jié)果得到新的輕量化優(yōu)化方案。

上述兩項(xiàng)專利分別針對(duì)車身靜、動(dòng)態(tài)性能工況進(jìn)行輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出適用于不同性能狀態(tài)的車身數(shù)據(jù)。然后，對(duì)于同一優(yōu)化對(duì)象采用不同優(yōu)化方法進(jìn)行優(yōu)化，所得的車身數(shù)據(jù)是否滿足其他性能指標(biāo)還有待考究。

另外，中國(guó)專利CN2020112625184公開(kāi)了一種客車骨架輕量化的多學(xué)科優(yōu)化方法，該方法運(yùn)用Hyperstudy聯(lián)合Optistruct全局響應(yīng)面優(yōu)化策略，以板厚為設(shè)計(jì)變量，以客車骨架總質(zhì)量最小為目標(biāo)，扭住應(yīng)力及一階模態(tài)頻率為約束，對(duì)輕量化優(yōu)化后的三種待選方案通過(guò)整車碰撞評(píng)價(jià)要求進(jìn)一步地篩選出最優(yōu)解，以確定最終的輕量化方案。該優(yōu)化方法主要目標(biāo)在于改善客車骨架靜態(tài)性能下的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、低階扭轉(zhuǎn)頻率，雖然考慮了碰撞安全性，但僅僅是將碰撞作為優(yōu)化后的評(píng)價(jià)條件，即通過(guò)碰撞分析來(lái)檢驗(yàn)優(yōu)化方案是否滿足安全性要求，以衡量客車骨架是否具有輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)空間。滿足碰撞安全性條件則確定為最終輕量化方案，反之不是，存在一定的局限性。

綜上，若能將車身靜態(tài)性能與碰撞性能并行考慮，同時(shí)加入優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，將更具全局優(yōu)化性。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述情況，本發(fā)明提出了一種商用車駕駛室白車身輕量化優(yōu)化方法，該方法以商用車駕駛室為優(yōu)化對(duì)象，兼顧低階彎扭模態(tài)頻率、彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度等各項(xiàng)靜態(tài)線性響應(yīng)以及正面碰撞時(shí)駕駛室侵入量等非線性響應(yīng)的多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，兼容了車身各項(xiàng)靜-動(dòng)態(tài)性能，包容性廣，優(yōu)化效果好。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：

一種商用車駕駛室白車身輕量化優(yōu)化方法，包括龍骨框架及蒙皮結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是：包括如下步驟：

(1)建立商用車駕駛室白車身初步3D數(shù)據(jù)；