概念阶段白车身结构参数化设计与优化

为实现车身结构的轻量化设计,在早期研发阶段通过SFE-Concept软件平台搭建车身参数化模型,基于造型、布置要求和设计构想,研究和优化车身基础性能。基于平台开发新车型,根据布置要求、系统构想快速建立车身的参数化模型,并自动生成可用于分析与优化的有限元模型。通过工程专家经验及拓扑结果,探索有效传力路径,优化关键结构。随着研发工作的开展,根据阶段评审通过的造型CAS、截面数据、重大结构变更需求,快速调整参数获取第二版模型,以车身截面尺寸参数作为变量进行多目标优化,优化目标为质量最小,约束为扭转刚度、弯曲刚度、扭转模态和弯曲模态性能,采用优化拉丁超立方设计方法(OptLHD)生成变量矩阵,计算性能结果作为响应,自动化处理试验设计(DOE)方案与分析结果,选择合适的拟合方法,构建近似模型,进而快速获取工程化的截面优化方案。最后结合企业选材规格,进行厚度优化,在造型阶段挖掘车身结构的减重空间。车身工程开发过程中,造型、结构、布置变更较多,其中车身质量和基础性能的重要指标项,结合参数化建模和多目标优化技术,在某车型早期研发阶段实现白车身质量实际下降1.7%左右,整体刚度、模态性能各项指标达到设计目标要求。参数化设计流程实现了车身结构设计、仿真和优化同步,显著提升开发效率。

基于参数化模型的商用车驾驶室多目标优化

本文主要是在驾驶室前期开发阶段,运用快速建模软件搭建模型,在“设变”范围内进行基于整体刚度、模态的轻量化多目标优化。首先通过 SFE-CONCEPT 建立隐式参数化封闭驾驶室模型,定义设计变量,以快速实现有限元模型的变化与更新。以驾驶室质量最小、扭转刚度、弯曲刚度、车身一阶扭转模态为约束,板件厚度、梁的位置和主断面尺寸等 78 个参数为设计变量,采用优化拉丁超立方试验设计方法(OptLHD)对变量进行组合与取点,选取了 100 组样本点。对驾驶室白车身进行轻量化多目标优化。优化结果表明,可分别获得性能维持不变,减重效果显著;重量基本不变,性能提升幅度较大两种优化方案。