通过仿真验证,表4所示为刚度、模态的性能验证结果,其性能相较初始方案有所提高。对碰撞安全性能进行验证,40%偏置碰的侵入加速度性能有所改进,PedalX向侵入量性能变差,同时如初始方案一样不满足设计要求。
表4 近似优化方案验证结果
3.7 基于敏度调整的优化方案
通过对刚度、模态、偏置碰、侧碰DOE后处理数据的分析,基于3.6中近似优化方案验证所得结果,对所选设计变量的板厚和材料进行调整,通过5个方案的验证最终确定如表5所示的性能结果。其中模态性能略有违反设计要求,但是违反量在设计可接受范围内,偏执碰性能得到较大的改进,同时减重量由7.83kg增加到11.93kg,轻量化效果明显。
表5 基于敏度调整优化方案性能
3.8 其它性能验证
将基于敏度分析结果调整所得轻量化方案在强度、IPI和NTF上进行仿真验证,结果表明该方案仍满足材料强度要求,IPI和NTF的性能与初始性能基本接近。
图7 发动机支架振动响应初始方案(左)、基于敏度轻量化方案(右)
4 结论
本文综合考虑模态、刚度、安全性(偏置碰、侧碰)性能指标进行多学科协同优化设计,通过PIAnO优化平台完成49个零件的板厚和材料的试验设计+近似模型+优化计算的组合轻量化策略获得减重11.93kg的轻量化方案,白车身质量下降3.08%。同时对该轻量化方案在正碰、强度、IPI和NTF工况下进行验证,验证结果表明轻量化方案性能与初始方案相近,满足设计要求。在整个优化过程中80%的工作由计算机自动完成,极大的提高了白车身的轻量化设计效率,使产品在市场中更具竞争优势。结果表明,根据不同工况分区域选择设计变量、根据不同的计算量分阶段优化的优化策略在白车身轻量化设计中是一种行之有效的方法。