某汽车备胎池的模态分析及形貌优化设计

    通过OptiStmct软件对备胎池结构进行优化计算，进过15次迭代最终得到其优化的起筋云图如图5所示。根据颜色的不同，起筋的高度不同。最大的起筋高度达到l0mm，证明优化比较充分。优化后的前4阶固有频率值如表2所示。

    图5 OptiStruct形貌优化结果云图

    表2 形貌优化后备胎池结构前4阶固有频率

3 修改加强筋并进行性能评估

3.1 修改加强筋

    根据OptiStruct形貌优化的结果可知，优化后的模型第一阶固有频率达到了123.7Hz。但是形貌优化得到的加强筋不能直接应用于生产，还需要对加强筋结构进行优化，得到适应生产和成本要求的结构。图6为将优化结果进行修改后的加强筋布置方案。

    图6 修改后的加强筋布置

3.2 优化结果性能评估

    利用OptiStruct软件对加强筋修改后的有限元模型进行模态分析。得到优化后模型的前4阶固有频率如表3所示，前4阶模态振型图如图7所示。

    表3 优化后备胎池结构前4阶固有频率

    图7 优化后备胎池结构前4阶模态振型云图

    对比优化前后两个结构的固有频率可以发现，相比于优化前的备胎池底板结构，优化后的结构第一阶固有频率得到了显著提高，满足了设计要求。且前4阶固有频率都得到了明显的提高，优化效果显著。

4 结论

    本文首先利用HyperMesh软件建立了某轿车备胎池结构的有限元模型，然后利用OptiStruct软件对备胎池结构进行了形貌优化设计。设定优化设计区域和设计要求后通过OptiStmct的迭代求解得到加强筋的布置方案。优化后的备胎池结构拥有了更好的NVH性能，第一阶固有频率得到了显著提高并满足了设计要求。利用CAE分析的方法有效指导了备胎池结构的设计，提高了结构性能，缩短了研发周期，降低了研发成本。