[發明專利]一種制動盤防塵罩的優化設計方法和系統

在審

• 申請號: 202210362632.7
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114781209A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 喬彥;石朝亮;諶勝;王鏤;宮帥
• 申請（專利權）人: 東風汽車集團股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F111/06;G06F111/04;G06F111/02
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 李滿;邱霖

本發明公開了一種制動盤防塵罩的優化設計方法和系統，包括根據制動盤防塵罩的幾何模型構建制動盤防塵罩的初始有限元模型；對有限元模型進行形貌優化分析和拓撲優化分析，得到制動盤防塵罩的最優形貌和最優材料分布的制動盤防塵罩的優化有限元模型；對優化有限元模型進行優化迭代計算得到制動盤防塵罩的最優的結構模型。利用本發明所述系統和方法，避免基于經驗進行加強筋、開孔、翻邊、凸臺等特征的設計，造成各性能目標不能協同滿足。本發明可以合理地確定加強筋和開孔位置的分布，對防塵罩結構的翻邊、凸臺、開孔寬度、厚度等參數進行多學科優化設計，保證輕量化的同時，各個性能指標均達成，保證了防塵罩結構設計的合理性和有效性。

技術領域

本發明屬于車輛制動盤防塵罩設計技術領域，具體涉及一種制動盤防塵罩的優化設計方法和系統。

背景技術

目前針對制動盤防塵罩的設計主要基于設計人員豐富的經驗、參考以往車型或市場上標桿車型的設計結構，但前者存在設計人員如若經驗不足會導致方案設計不合理，將影響性能達成；后者存在結構不匹配問題，導致后續性能不能達到理想效果。同時，制動盤防塵罩的優化設計主要基于單一性能展開，存在優化過程沒有考慮對多個目標性能的協同優化設計的問題，可能導致其他性能沒有優化效果甚至惡化，優化后對各性能的影響難以預測。基于此，制動盤防塵罩結構設計更需要綜合考慮多目標結構性能協同優化，建立一種優化設計流程。

發明內容

為了解決以上問題，本發明提出一種制動盤防塵罩的優化設計方法和系統，包含了制動盤防塵罩的概念設計和詳細設計兩個階段，在概念設計階段通過拓撲形貌聯合優化，考慮結構模態和剛度性能，保證結構加強筋和開孔位置最優化。在詳細設計階段將翻邊的高度、凸臺的高度、開孔寬度、鈑金的厚度參數化，并進行多學科優化流程構建。最終實現模態、剛度、耐久多維度性能目標協同達成。

實現本發明目的之一的一種制動盤防塵罩的優化設計方法，包括如下步驟：

S1、根據制動盤防塵罩的幾何模型構建制動盤防塵罩的初始有限元模型；

利用HyperMesh軟件的automesh功能模塊構建有限元模型，但不限于此軟件；

進一步地，在步驟S1之后和步驟S2之前還包括：將步驟S1構建的有限元模型劃分為設計區域和非設計區域，所述設計區域用于規劃制動盤防塵罩的加強筋的走向和挖孔區域；

進一步地，將有限元模型的中間的平面區域設定為設計區域，加強筋和開孔處于此區域；

S2、對初始有限元模型進行形貌優化分析和拓撲優化分析，得到形貌和材料分布均為最優的制動盤防塵罩的優化有限元模型，其中形貌優化分析用于得到最佳形貌的制動盤防塵罩的有限元模型，拓撲優化分析用于得到最優材料分布的制動盤防塵罩的有限元模型；

利用Hyperwoks軟件下Optistruct模塊topography功能對初始有限元模型進行形貌優化分析；通過Hyperworks軟件下hyperview模塊可讀取分析結果，所述分析結果為可參考加強筋布置的分析結果。

所述形貌優化分析用于加強筋優化設計以提升結構的性能，所述性能包括剛度和模態，當增加加強筋可使模態達到設定目標值時的形貌為制動盤防塵罩的最優形貌；

利用設計軟件的拓撲優化功能對上述步驟構建的有限元模型進行拓撲優化分析，以制動盤防塵罩的模態性能和剛度性能為優化目標，以使設計區域的質量減少為原設計區域質量的1/3為優化約束，找到制動盤防塵罩的最優化的材料分布。

所述拓撲優化分析以制動盤防塵罩的模態性能和剛度性能均最大化為優化目標，用于找到最優化的材料分布，保留對模態性能影響較大的材料，去掉影響較小的材料；

拓撲優化基于OptiStruct軟件的變密度法，密度越高表明該處材料越重要，需要保留，密度越低則表明該處材料不重要，可去除；