[發(fā)明專利]車身框架結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化方法

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• 申請日: 2022-12-23
• 公開（公告）號: CN115859478A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃維;常永生;劉威
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽江淮汽車集團股份有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京維澳專利代理有限公司 11252
• 代理人: 常小溪

本發(fā)明公開了一種車身框架結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化方法，本發(fā)明的主要設(shè)計構(gòu)思在于，通過周邊框架確定車身部件結(jié)構(gòu)的真實位置，且劃分長格子與方格子，再經(jīng)迭代算法進行拓撲優(yōu)化并控制尺寸，避免了傳統(tǒng)拓撲中通過一道格子來設(shè)計結(jié)構(gòu)部件的粗糙定位，能夠解決結(jié)構(gòu)框架存在于拓撲空間單側(cè)的問題，且可以準確反映車身部件的位置及特征尺寸，即本發(fā)明最終提供的拓撲框架能夠體現(xiàn)結(jié)構(gòu)截面性能，最終模型與真實車身特征相符。具體地，在本發(fā)明方案中，如果某位置為非重要結(jié)構(gòu)，則縮小截面尺寸，但依舊會保留完整框架；而且，本發(fā)明保留外側(cè)框架，也即保留了車身架構(gòu)的必要連接，確保整體結(jié)構(gòu)不失真，杜絕了結(jié)構(gòu)中斷或交叉等嚴重不符現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車制造領(lǐng)域，尤其涉及一種車身框架結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

在電動汽車的設(shè)計開發(fā)中，由于電池重量在不斷加大，因此車身的輕量化指標成為了車身開發(fā)設(shè)計的最重要指標。

除了應(yīng)用鋁和碳纖維這種輕材料之外，如何設(shè)計車身框架也成了車身輕量化設(shè)計的關(guān)鍵。現(xiàn)有先期設(shè)計中，一般通過整個白車身拓撲來尋找白車身框架的傳力路徑，并以此為依據(jù)來進行設(shè)計。

傳統(tǒng)的拓撲優(yōu)化：以標桿車為基準進行拓撲框架模型的搭建。采用變密度法，通過定義密度變量，來尋找對剛度模態(tài)等性能影響最大的位置。對于影響很小的位置，進行拓撲空間的刪除，最后得到車身的拓撲框架，并以此為基準來確定結(jié)構(gòu)梁的位置。

而經(jīng)過分析，現(xiàn)有拓撲方式存在如下弊端：

1、拓撲后的框架可能出現(xiàn)中斷或各種彎曲，與實際設(shè)計的直梁結(jié)構(gòu)嚴重不符。

2、拓撲后的框架可能僅存在于拓撲空間的一側(cè)邊緣位置，與車身薄壁梁特征不符。

3、拓撲的框架如何轉(zhuǎn)化為薄壁梁，目前并無很好辦法。只是通過工程師的經(jīng)驗判斷。

4、拓撲的框架僅能反映薄壁梁的位置，不能反映其特征尺寸。因此，不同大小的薄壁梁對性能的影響也會非常大，這也是拓撲無法轉(zhuǎn)化成實際薄壁梁結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述，本發(fā)明旨在提供一種車身框架結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化方法，以解決前述提及的技術(shù)問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種車身框架結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化方法，其中包括：

根據(jù)車身部件的截面結(jié)構(gòu)尺寸，搭建空間框架模型，包括內(nèi)部拓撲由若干個方格子構(gòu)成，周邊拓撲由若干個長格子圍成，并分別選定內(nèi)部拓撲與周邊拓撲的材料參數(shù)，以及定義整個截面尺寸；

在空間框架模型內(nèi)部查找到表征第一傳力點的主要路徑，并通過迭代優(yōu)化算法，得到主要路徑對應(yīng)的表面以確定單側(cè)表面；

將所述單側(cè)表面作為已知，分析計算第二傳力點，并通過迭代優(yōu)化算法，確定對側(cè)表面的位置；

將得到的所述單側(cè)表面以及所述對側(cè)表面作為已知量，迭代優(yōu)化出截面旁側(cè)的兩個表面，得到目標整體框架結(jié)構(gòu)。

在其中至少一種可能的實現(xiàn)方式中，所述材料參數(shù)為：基于原車身部件截面的材料厚度選擇相應(yīng)的彈性模量和密度。

在其中至少一種可能的實現(xiàn)方式中，當所述截面尺寸的范圍變動時，在空間框架模型內(nèi)部按行或按列增加方格子。

在其中至少一種可能的實現(xiàn)方式中，所述迭代優(yōu)化包括：采用變密度法進行初始分析優(yōu)化，得到該截面下的主要路徑。

在其中至少一種可能的實現(xiàn)方式中，若在上一輪優(yōu)化后，得到的所述主要路徑為長格子，則再次采用變密度法進行拓撲優(yōu)化，并將上一輪拓撲優(yōu)化得到的長格子作為已知參數(shù)，優(yōu)化剩余的拓撲空間，得到相鄰的其他長格子；

當截面的四邊均出現(xiàn)主要路徑時，確定截面尺寸并將未處理的長格子標記為優(yōu)化完成。