基于拓扑优化理论下汽车轮毂结构轻量化设计

汽车轮毂结构轻量化设计是在保持轮毂功能和性能不变的前提下,尽可能降低其质量,从而减轻整车重量,提高燃油经济性和行驶性能。该文采用OptiStruct通过对轮毂结构进行建模和网格划分,确定了有限元分析的计算模型。然后,在考虑强度、刚度和质量等多个设计约束条件的基础上,利用OptiStruct进行调整材料分布和形状,充分利用材料的受力特性和结构优势,实现了轮毂质量的有效降低,同时保证了其强度和刚度的需求。通过对优化后的汽车轮毂材料进行静态加载测试、动态加载测试和耐久性测试,验证轮毂在实际使用中的稳定性和可靠性,结果表明,优化设计方案能够满足汽车轮毂在各种工况下的设计要求。该研究为汽车轮毂轻量化设计提供了一种有效的方法和技术支持,在汽车工程领域具有一定的理论和实践意义,为汽车轮毂轻量化设计和工程应用提供了有益的参考和借鉴。

某新车型前轴焊合件发动机悬置安装点动刚度优化

对某新车型前轴焊合件发动机悬置安装点动刚度的优化进行了研究。在综合考虑动刚度分析结果和零件结构的基础上,分析出动刚度差的原因,由此得到改进方向,最终经过一步步优化得到最优的改进方案,并在研究中总结出了对汽车底盘结构件动刚度优化具有一定普适性的改进思路:在动刚度弱的方向(X、Y、Z方向中的一个或几个)增加支撑,再结合零件原有结构一步步改进,最终得到最优的改进方案。此改进思路可作为新零件开发或原有零件改进的设计指导。

某多连杆后副车架疲劳强度研究

文章以某多连杆车型后副车架为例,对台架疲劳试验过程中的失效情况进行仿真分析。通过仿真分析找出影响该零件疲劳寿命的关键因素并给出优化指导方向。通过优化焊缝的长度和角度及焊缝的交叉点位置等,完全可以使零件满足最新的台架试验要求,且可以满足更高的载荷要求。经过对改进样件的试验验证,结果显示改进后的副车架疲劳寿命显著提高。

副车架衬套对整车平顺性及噪音的影响分析

针对某一在研车型的副车架与车身采用不同的连接方式,本文通过主观评价和客观测试相结合的方法,验证副车架衬套对整车平顺性和路面噪音的影响。主观评价以十分制为打分原则,客观测试以随机路面及脉冲路面有效振动为指标。试验结果表明,副车架采用衬套方案相比无衬套方案,对整车平顺性和路面噪音均存在有利的影响,其中对噪音影响尤为明显。

副车架静刚度修正方法及多层级拓扑优化

本文构造副车架静刚度与K&C性能的并行仿真流程,提出考虑多学科性能耦合的副车架静刚度目标修正方法,并系统地建立一体式空心铸铝副车架分层级设计优化方法。首先,建立副车架计算模型并改进加载方法,提出局部坐标系下的静刚度计算方法,并集成副车架静刚度分析、模型缩减分析、K&C性能分析3种工况,执行多样本分析并通过实验设计矩阵转换,构建K&C性能与静刚度性能的组合代理模型,基于组合代理模型利用K&C性能修正静刚度目标;其次,开展多性能约束的副车架多层级拓扑优化,通过第1层级拓扑优化完成等壁厚主体结构设计,通过第2层级拓扑优化完成变壁厚结构设计。结果表明:经过多层级拓扑优化的副车架1阶、2阶扭转模态分别提升39.3%、14.9%,静刚度及K&C性能满足目标要求,其他各项性能指标均得到显著提升且实现轻量化。本文可为副车架静刚度性能目标制定、K&C性能提升及副车架结构优化提供参考。

备胎支架静动态性能评估与优化设计

【目的】评估某轻卡备胎支架的静动态性能,以保证其安全性和可靠性。【方法】笔者基于备胎总成的三维模型,根据有限元方法对各个部件进行网格离散化处理,根据其实际的连接关系建立模型装配和连接,首先约束车架两端,利用Lanczos方法求解其前三阶频率及动态阵型,然后根据实测的振动加速度,在纵向、横向和垂向分别加载5g、5g和10g的重力载荷对其进行静态强度分析,最后对备胎结构进行优化设计。【结果】1)该轻卡备胎总成的固有频率与外部频率都不会重合,不会产生共振问题,动态性能满足设计标准;2)优化前其最大应力超过材料屈服值,不符合强度性能设计标准;3)优化后的备胎支架重量为3.2 kg,成功减轻了8.6%,在满足静动态性能的前提下,达到了轻量化的效果,能够满足使用要求。

实验设计与近似模型结合下的副车架结构轻量化优化

为提高副车架静、动态结构性能,采用实验设计方法,建立近似模型,通过对近似模型的优化完成副车架结构的优化设计。优化后副车架结构的静动刚度和模态都达到设计要求,质量减轻约1kg。基于近似模型的优化方法在副车架结构轻量化优化中的成功应用表明了其在汽车底盘结构优化设计中具有很好的应用前景。

后副车架拓扑优化概念设计和智能轻量化方法研究

为避免汽车结构前期设计开发中的盲目性,将结构拓扑优化技术引入后副车架结构概念设计中,并采用智能优化算法对参数化后副车架概念模型作进一步的结构优化和轻量化设计,同时给出了实现优化过程自动化的流程。优化后的后副车架结构刚度、模态和焊缝疲劳分析的结果表明了拓扑优化技术和智能轻量化优化设计流程的实用性和可靠性。

基于虚拟台架疲劳分析的副车架结构改进设计

针对某车副车架在道路试验中发生开裂现象,对其结构进行了改进设计,采用有限元法对改进前后的副车架进行疲劳寿命分析,并经台架试验验证。结果表明,改进后的结构疲劳寿命满足设计要求,路试未再发生疲劳失效。

汽车前副车架耐久性分析与结构改进

将有限元法应用于某车型前副车架的研发阶段。通过耐久性仿真分析找到原结构的危险区域,并据此提出结构改进方案。仿真结果显示,改进后结构的疲劳寿命约提高2倍;耐久性台架试验验证了仿真分析的结果。

基于材料替换的轿车副车架设计方法

本文中基于原有副车架结构,通过材料替换和结构改进,并充分考虑镁合金的加工工艺,改进设计出新型镁合金副车架。首先,对原有结构进行镁合金材料替换,进行了正常载荷、疲劳载荷和过载工况下的强度分析,计算得到副车架各阶频率与振型;接着结合副车架动刚度特性,对镁合金副车架结构进行了改进设计,在确保满足使用要求的前提下,副车架质量减轻50%。本文中采用的综合强度、模态与动刚度分析的设计方法,可为汽车其它承载结构件的设计提供参考。

燃料电池轿车前副车架轻量化设计

建立了前副车架有限元分析模型,计算了前副车架在多种工况下的应力、应变分布,并对前副车架进行模态分析;将钢制前副车架改为镁合金轻质材料制作,并针对前副车架应力应变分布不均匀及2阶纵向弯曲模态不合理,进行结构的优化设计,实现了前副车架自身质量减轻46%;对轻量化设计后的前副车架进行了强度、刚度及模态验证,表明轻量化设计后的前副车架,在保证使用性能的前提下,实现了前副车架质量合理分配及强度、刚度合理匹配。

汽车后副车架轻量化概念设计方法研究

在汽车结构概念设计阶段,将拓扑优化技术与隐式参数化建模相结合,并引入截面形状控制方法,用以实现产品结构-材料-性能一体化优化设计。第1步,对后副车架进行综合目标拓扑优化。第2步,建立隐式参数化模型,采用截面形状控制方法选择零件形状、位置、厚度和材料等36个参数为设计变量,以质量最小、第1阶模态频率最高为目标,硬点刚度和前3阶模态频率为约束,进行多目标优化。结果表明,在满足后副车架性能目标的条件下,质量减轻2.41 kg,其轻量化率达14.5%。

轿车副车架模态分析与参数识别

在介绍结构模态试验方法的基础上，以桑塔纳２０００型轿车副车架为研究对象，采用锤击激励法和白噪声激励法进行了模态试验，又应用自编的３种模态参数识别软件作模态参数识别，并对识别结果进行误差分析．

汽车铝合金副车架应用现状

近些年来,能源和环境问题已成为人类关注的焦点,通过降低汽车重量来达到节能减排成为汽车生产企业的重要工作。应用铝合金零件已成为实现汽车轻量化的重要途径,副车架做为支承前后车桥、悬挂的支架,国外主机厂在中高端车型上使用铝合金副车架,轻量化效果显著。介绍了两种铝合金副车架成型方式:一种是压力铸造、铝管液压成型或铝板冲压焊接等单一的工艺直接成型;另一种是由铸造成型、挤压成型、铝管液压成型、铝板冲压等两种或两种以上工艺组合。

基于道路载荷的汽车结构件可靠性试验方法研究

基于疲劳伪损伤相关性分析,建立了与道路载荷等效的程序载荷谱;对构件疲劳寿命进行了威布尔分析,建立了在一定置信度、可靠度条件下最少样件的可靠性试验方案。通过变速箱支架台架可靠性试验,复现了与道路试验相同的失效模式、疲劳失效寿命,分析了影响变速箱支架疲劳寿命的因素,并验证了试验方法的有效性。

基于实测载荷谱的副车架疲劳寿命估算方法

为准确预测某副车架疲劳寿命,对其进行三维建模与有限元分析,获得其结构应力分布,并确定副车架的疲劳损伤热点;试验场条件下测取副车架的应变载荷,通过频谱分析与低通滤波等计算副车架结构各测点的最大主应力,利用雨流计数法编制副车架载荷谱;利用局部应力应变法与Miner准则进行应力集中修正,完成副车架的疲劳寿命预估。估算得出该副车架试验场预期寿命为9 120 h。

纯电汽车后副车架力传递与隔振特性研究

针对纯电汽车底盘悬架力传递导致的中低频路噪问题,本文采用整车有限元分析和Spindle Loads激励力的分析方法,在60km/h工况下进行路噪的多输入多输出仿真计算,发现主要是由后副车架模态引起的力传递过大导致。试验表明,设计并安装与车内噪声中心频率(152Hz)对应的吸振器后,能有效降低车内路噪。最后将后副车架柔接后,车内前排和后排噪声分别降低了0.2dB (A)和3.8dB (A),验证了仿真计算的准确性。

柔接后副车架NVH特性研究与管控方法

基于某柔接后副车架车型,使用仿真分析方法,研究后副车架相关参数对NVH性能的影响,并提出管控方法。根据柔接后副车架的结构特性,确定关键参数是橡胶衬套动刚度值、主被动侧结构动刚度值。根据NVH最关心的整车级分析工况以及传递函数理论,推断出进行安装点传递力分析是较合理的分析工况。归纳统计分析结果,发现衬套动刚度越低,主被动侧结构动刚度越高对NVH越有利,不过这无法对后副车架进行管控,各项参数不能无限制地调高或调低。在此同时,依据隔振率理论,发现这三项参数变化规律与隔振率一致,故使用隔振率管控,在实车的开发中隔振率高于目标值即可保证较好的NVH性能。

混凝土搅拌运输车副车架结构模态分析

车架结构模态是影响车辆结构动态特性的主要因素,采用有限元方法是获得车架结构模态的简便有效的方法。应用Hyper Mesh有限元分析软件计算某后卸料混凝土搅拌运输车副车架结构模态,同时进行车架结构模态实验,验证有限元模态计算结果的正确性。结果表明,有限元模态计算得到的副车架前8阶模态频率与实验测得的副车架前8阶模态频率最大相对误差为8.66%,所建立的后卸料混凝土搅拌运输车副车架结构有限元模型,可为今后副车架结构动态特性的改进提供有效的分析模型。