4 车身简化力学模型建立与优化
4.1 简化力学模型构建
为建立简化力学模型,对车身框架结构进行简化:
(1)在尽可能接近真实模型情况下,选取主要的承载梁,暂不考虑用于电池等附件布置的梁。
(2)依据车身形状采集车身结构主要的特征点和特征数据,并在全局坐标系中记录每个特征点的坐标。
在Hypermesh软件中,车身梁结构单元使用CBEAM单元建立并赋予截面属性,相邻梁之间通过rbe2单元连接。车身框架梁使用等厚度薄壁矩形截面铝合金型材。铝合金弹性模量E为70GPa,泊松比μ为0.3,密度ρ为2.7×10-6kg/mm3。各个截面初始值高、宽、厚(h、b、t)分别设为30、30、2mm。
最终得到车身简化力学模型,该简化力学模型中包含左、右侧围和12根横梁。
4.2 梁结构截面优化
车身的侧围17个梁单元的编号,如图3所示。以侧围的梁结构为优化对象,选取各个梁截面的截面参数h、b和t作为设计变量:
图3 侧围梁单元编号
对整车进行弯曲工况加载,以质量最小化为目标函数,并约束截面以及弯曲刚度,优化的数学模型为:
对于单目标优化问题,遗传算法能快速有效收敛到全局最优解。基于遗传算法进行优化计算,在满足弯曲刚度的工况下,优化后梁截面几何尺寸参数,如表1所示。
表1 优化后侧围梁截面参数