[發明專利]一種汽車車架優化設計方法

在審

• 申請號: 202111396263.5
• 申請日: 2021-11-23
• 公開（公告）號: CN114186335A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 方朝;趙尚義;秦國鋒;嚴格;張方磊;梁俊杰;何益同;姚威;潘國靜;陳成威;楊仕舉;于恩云;梁金玲;覃俊源
• 申請（專利權）人: 廣西汽車集團有限公司;柳州五菱汽車工業有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F30/23;G06F119/02
• 代理公司: 北京信遠達知識產權代理有限公司 11304
• 代理人: 馮柳偉

1.一種汽車車架優化設計方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：建立梁單元模型車架和殼單元模型車架，完成前處理，并分別計算所述梁單元模型車架和所述殼單元模型車架基礎性能參數的初始值；

步驟S2：對所述梁單元模型車架進行多目標拓撲優化分析，確定所述梁單元模型車架的結構布置和截面尺寸；

步驟S3：對所述梁單元模型車架進行尺寸優化，并采用靈敏度分析方法判斷優化后所述梁單元模型車架結構是否合理，若否，去除不合理局部區域結構，回到步驟S2，對不合理局部區域重新進行拓撲優化；

步驟S4：建立優化后車架的三維模型，確定制造工藝性是否可行，若否，則回到步驟S3；

步驟S5：根據步驟S3優化后的車架，建立優化后殼單元模型車架，對優化后殼單元模型車架進行精細化設計；

步驟S6：對所述殼單元模型車架進行尺寸優化，計算優化后所述殼單元模型車架的基礎性能參數，判斷優化后所述殼單元模型車架的基礎性能參數是否滿足預設條件，若否，回到步驟S5。

2.根據權利要求1所述汽車車架優化設計方法，其特征在于，基礎性能參數包括質量參數、剛度性能參數、模態性能參數和強度性能參數。

3.根據權利要求2所述汽車車架優化設計方法，其特征在于，所述剛度性能參數包括彎曲位移和扭轉位移，所述模態性能參數包括一階扭轉頻率和一階彎曲頻率，所述強度性能參數包括制動工況最大應力和轉向工況最大應力。

4.根據權利要求1-3任一項所述汽車車架優化設計方法，其特征在于，對所述梁單元模型車架進行多目標拓撲優化分析，包括如下步驟：

步驟S21：確定所述梁單元模型車架的設計區域，并對各個所述設計區域添加材料；

步驟S22：選取所述梁單元模型車架的第一設計變量、第一約束條件、第一優化目標，并確定各所述基礎性能參數的權重系數；

步驟S23：根據所述第一設計變量、所述第一約束條件、所述第一優化目標和所述權重系數對所述梁單元模型車架進行多目標拓撲優化分析；

步驟S24：根據多目標拓撲優化分析結果，對材料密度最高的設計區域去除材料，添加梁結構，并確定其截面尺寸，進行一次多目標拓撲優化的迭代優化；

步驟S25：將剩余設計區域確定為新的設計區域，重復步驟S22到S24，直至各設計區域的材料密度均低于預設值，將剩余設計區域去除。

5.根據權利要求4所述汽車車架優化設計方法，其特征在于，所述第一設計變量為設計區域的材料密度；

或，所述第一約束條件為：優化后所述梁單元模型車架的體積為所述梁單元模型車架初始體積的30％；

或，所述第一優化目標為：所述梁單元模型車架的彎曲剛度和扭轉剛度最大；

或，所述權重系數通過初始性能歸一化方法確定。

6.根據權利要求1-3任一項所述汽車車架優化設計方法，其特征在于，對所述梁單元模型車架進行尺寸優化，包括如下步驟：

選取所述梁單元模型車架的第二設計變量、第二約束條件、第二優化目標，并根據所述第二設計變量、所述第二約束條件、所述第二優化目標對所述梁單元模型車架進行尺寸優化；

所述第二設計變量為所述截面尺寸，所述第二約束條件為優化后所述梁單元模型車架的基礎性能參數不低于所述梁單元模型車架基礎性能參數的初始值，所述第二優化目標為所述梁單元模型車架的質量最小。

7.根據權利要求1-3任一項所述汽車車架優化設計方法，其特征在于，所述截面尺寸包括截面的長度、寬度和厚度。

8.根據權利要求1-3任一項所述汽車車架優化設計方法，其特征在于，所述精細化設計包括：在所述殼單元模型車架中結構強度低于預設強度的區域添加焊角、局部斜撐、端口封板或內板。