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基于OptiStruct的白车身拓扑优化研究

2015/8/3        作者:张继游      
关键字:OptiStruct  白车身  拓扑优化  
本文采用优化工具OptiStruct,以柔度最小化为目标建立了汽车白车身拓扑优化模型,分析工况包括弯曲刚度、扭转刚度、正面碰撞、后面碰撞和侧面碰撞,目的是考察拓扑优化技术在车身架构前期开发中应用的可行性。

图17 优化结果解析

图17 优化结果解析

    本研究通过对五个单独分析工况进行拓扑优化,获取各个工况的最佳材料分布和载荷传递路径,载荷传递路径上的零件,即为保证对应工况性能要求的关键部件,为前期车身架构设计提供指导意见,将在后期的性能优化中获得重点关注。

3.3综合工况优化结果分析

    综合优化工况包括刚度工况(弯曲刚度和扭转刚度)、碰撞工况(正面碰撞、后面碰撞和侧面碰撞)。对于每一种工况,都会有不同的拓扑优化结构与之对应,为了找到满足各主要工况的拓扑结构,本文采用折衷规划法,参见公式(3.1),其中,wk=1.0,q=2。综合工况优化结果如图18所示。柔度经过53迭代,最终优化的最小加权柔度为3.07N·mm,迭代过程如图19所示。

图18 综合工况优化结果

图18 综合工况优化结果

图19 加权柔度迭代过程

图19 加权柔度迭代过程

    (1)地板优化结果解析

    由图20所示,横向载荷传递路径有4条,分别是:前纵梁末端连接横梁①、前座椅横梁②、后纵梁前端连接横梁④和后横梁⑤;纵向载荷传递路径有1条,即连接前纵梁末端连接横梁①和后纵梁前端连接横梁④的中央通道连接梁③,同时后横梁⑤和后纵梁中段⑨通过斜梁⑥连接。

    (2)顶棚优化结果解析

    由图21所示,横向载荷传递路径有3条,分别是:顶棚前横梁①、顶棚中横梁②和顶棚后座椅横梁③,同时顶棚边梁⑤通过V型梁④与顶棚后横梁③连接。

    (3)侧围优化结果解析

    由图22所示,竖向载荷传递有4条件,分别通过上边梁①、A柱②、B柱③和C柱④连接前后纵梁/门槛梁⑤⑥⑦和顶棚边梁⑧。

    (4)防火墙优化结果解析

    由图23所示,悬架支撑点④通过横梁①连接,前纵梁后段⑤通过横梁③连接,悬架支撑点④和前纵梁后段⑤通过V型梁②连接。

图20 地板优化结果解析

图20 地板优化结果解析

图21 顶棚优化结果解析

图21 顶棚优化结果解析

责任编辑:吴星星
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