汽车塑料保险杠蒙皮多目标拓扑优化

为实现汽车保险杠蒙皮的轻量化设计,综合考虑动静态特性,将多目标拓扑优化的方法引入保险杠的结构设计中。为实现保险杠蒙皮的多目标拓扑优化,应用折衷规划法建立了保险杠蒙皮多目标拓扑优化数学模型,采用平均频率法建立了动态振动频率数学模型,进行了多目标拓扑优化。根据优化结果得到了材料的理想分布,结合塑料件薄壁化技术采用局部区域变薄的方式减少材料用量达到轻量化的目的。结果表明：局部区域变薄的保险杠的刚度和固有频率均明显优于保险杠整体壁厚变薄,最终得到了同时满足刚度和低阶振动频率最高的保险杠蒙皮局部区域厚度变薄结构。

基于模态分析的汽车塑料保险杠拓扑优化

为了实现汽车塑料保险杠的轻量化设计,结合保险杠的动态特性,采用拓扑优化的方法进行塑料保险杠的结构设计。以某国产SUV汽车的塑料保险杠为例,应用Altair的Optistruct模块,对塑料保险杠进行有限元建模和模态分析,得到了保险杠的有限元分析模型,然后对其进行模态分析,通过计算得到了其固有频率。在保证保险杠模态性能不降低的前提下,以保险杠的体积最小化为目标,应用拓扑优化理论优化了保险杠主要厚度区域的局部区域厚度,得到了材料的理想分布,根据拓扑优化厚度结果云图,结合制造与加工生产的实际情况,确定保险杠的轻量化设计方案。最终保险杠的重量减轻了11%,其主要模态频率变化在1 Hz以内。

基于理想点法的汽车仪表台骨架多目标拓扑优化

以某国产车仪表台骨架为例,应用Hyperworks软件建立了仪表台骨架有限元分析模型,并对仪表台骨架进行了点刚度、总刚度以及模态分析。为优化仪表台骨架的刚度以及固有频率,将多目标拓扑优化设计技术引入汽车仪表台骨架的结构设计中,应用理想点法建立汽车仪表台骨架多目标拓扑优化数学模型,其中点刚度拓扑优化目标函数采用极大极小法定义。通过多目标拓扑优化技术得到了理想的壁厚分布云图,根据壁厚分布云图,同时考虑生产加工条件,采用局部区域壁厚渐变的方式对仪表台骨架进行结构优化设计,并对优化后的仪表台骨架重新进行点刚度、总刚度以及模态分析,结果表明:采用多目标拓扑优化后,仪表台骨架的刚度和模态频率明显提升,改善了仪表台骨架的性能。