CN106250602A - 一种发动机油底壳nvh的结构优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发动机油底壳NVH的结构优化方法，包括如下步骤：步骤1：收集油底壳、安装螺栓的几何模型；步骤2：将几何模型分组并进行网格划分，获得网格模型；步骤3：收集边界条件；步骤4：将步骤2获得的网格模型施加步骤3获得的边界条件，进行振动优化计算；步骤5：提取步骤4获得的振动优化结果，获得油底壳结构优化特征。
Description
技术领域
本发明涉及一种发动机油底壳NVH的结构优化方法。
背景技术
目前，发动机零部件的结构优化方法得到了广泛的应用，现有结构优化方法大都是基于零部件的模态进行结构优化或者根据设计经验提出几个可行方案，经过 CAE（Computer Aided Engineering）仿真计算后，找出相对较好的方案做样件，再经过台架实测确定这个方案是否满足 NVH要求，最后确定，现有结构优化方法开发流程既费时又费力，同时又不能确保最后的方案是最优结构。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种发动机油底壳NVH的结构优化方法，有效提高油底壳NVH的结构优化效率，达到更佳的优化效果。
实现本发明目的的技术方案：
一种发动机油底壳NVH的结构优化方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤1：收集油底壳、安装螺栓的几何模型；
步骤2：将几何模型分组并进行网格划分，获得网格模型；
步骤3：收集边界条件；
步骤4：将步骤2获得的网格模型施加步骤3获得的边界条件，进行振动优化计算；
步骤5：提取步骤4获得的振动优化结果，获得油底壳结构优化特征。
步骤3中，所说的边界条件为油底壳振动激励数据和油底壳、安装螺栓的材料属性。
步骤3中，收集油底壳的振动激励数据之前，完成相应的发动机整机振动计算分析，并导出振动激励数据的文本文件。
步骤4中，通过如下方法进行边界条件添加，
将以油底壳螺栓安装处主点为振动优化计算中强迫激励输入点；激励的形式为力、位移或者加速度中任何一种载荷形式进行施加；
将所有的安装螺栓处振动激励数据以文本的形式导入计算；
在对应的模型中的螺栓主点替换成整机振动计算中载荷输入点。
步骤4中，通过如下方法进行约束边界与优化，
步骤4.1：将网格模型中油底壳内腔进行填充，并设置为设计域部分；
步骤4.2：将网格模型中设计域以外的部分，设置为非设计域部分；
步骤4.3：将模态分析设置为求解分析中第一个分析工况，并设置模态求解的频率范围；
步骤4.4：将网格模型中设计域的体积分数设置边界约束；
步骤4.5：将网格模型中选取油底壳左侧、右侧、前端以及后端为振动特性为约束边界；
步骤4.6：将选取网格模型中油底壳底面为优化目标，以振动速度最小为响应目标。
油底壳、安装螺栓的材料属性与其几何模型、计算域一一对应。
发动机油底壳、安装螺栓的几何模型基于发动机坐标系下的空间，与发动机整机振动激励的坐标系保持一致。
本发明具有的有益效果：
本发明运用稳态动力学计算思想，搭建结构特征自动寻优计算，对优化软件的计算结果进行特征提取，然后对油底壳进行二次设计开发，从而得到最优的油底壳结构。本发明将结构优化与振动响应分析两者相结合起来，优化油底壳的结构特征。与现有优化技术相比，本发明显著提升了优化效率，计算出来的优化结果，更高效、目标更明确，不仅可以在结构优化分析中同时考虑振动激励源的影响，而且以振动速度最小为优化目标，采用自动寻优得到油底壳NVH性能最优的结构特征。通过本发明结构优化方法，可以在样件试制以前，以发动机本体振动载荷为激励，并以振动速度、体积分数为优化的目标与约束得到振动特性最优的结构设计方案，大幅地提高了零部件的研发水平与效率。
附图说明
图1是本发明发动机油底壳NVH的结构优化方法流程框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明发动机油底壳NVH的结构优化方法包括如下步骤：
步骤1：收集油底壳、安装螺栓的几何模型。
步骤2：将几何模型分组并进行网格划分，获得网格模型。
在网格划分的过程中，既要保证网格模型与实际模型的吻合，又要注意控制网格数量以保证计算速度。
步骤3：收集边界条件。
边界条件包括缸体或框架传递给油底壳的振动激励数据、油底壳与螺栓的材料属性。收集油底壳的振动激励数据之前，完成相应的发动机整机振动计算分析，并导出振动激励数据的文本文件。
步骤4：将步骤2获得的网格模型施加步骤3获得的边界条件，进行振动优化计算。
通过如下方法进行边界条件添加：
将以油底壳螺栓安装处主点为振动优化计算中强迫激励输入点；激励的形式为力、位移或者加速度中任何一种载荷形式进行施加；
将所有的安装螺栓处振动激励数据以文本的形式导入计算；在对应的模型中的螺栓主点替换成整机振动计算中载荷输入点。
通过如下方法进行约束边界与优化，
步骤4.1：将网格模型中油底壳内腔进行填充，并设置为设计域部分；设计域的需考虑生产工艺可行性，设置相应的拔模角度与拔模方向，以便优化方案的可制造性；
步骤4.2：将网格模型中设计域以外的部分，设置为非设计域部分；
步骤4.3：将模态分析设置为求解分析中第一个分析工况，并设置模态求解的频率范围；
步骤4.4：将网格模型中设计域的体积分数设置边界约束；
步骤4.5：将网格模型中选取油底壳左侧、右侧、前端以及后端为振动特性为约束边界；
步骤4.6：将选取网格模型中油底壳底面为优化目标，以对油底壳底面区域振动速度最小为响应目标。
油底壳、安装螺栓的材料属性与其几何模型、计算域一一对应。发动机油底壳、安装螺栓的几何模型基于发动机坐标系下的空间，与发动机整机振动激励的坐标系保持一致。
步骤5：提取步骤4获得的振动优化结果，获得油底壳结构优化特征。根据获得的结构优化特征，再对油底壳进行二次设计开发，从而得到最优的油底壳结构设计方案。
Claims (7)
1.一种发动机油底壳NVH的结构优化方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤1：收集油底壳、安装螺栓的几何模型；
步骤2：将几何模型分组并进行网格划分，获得网格模型；
步骤3：收集边界条件；
步骤4：将步骤2获得的网格模型施加步骤3获得的边界条件，进行振动优化计算；
步骤5：提取步骤4获得的振动优化结果，获得油底壳结构优化特征。
2.根据权利要求1所述的发动机油底壳NVH的结构优化方法，其特征在于：步骤3中，所说的边界条件为油底壳振动激励数据和油底壳、安装螺栓的材料属性。
3.根据权利要求2所述的发动机油底壳NVH的结构优化方法，其特征在于：步骤3中，收集油底壳的振动激励数据之前，完成相应的发动机整机振动计算分析，并导出振动激励数据的文本文件。
4.根据权利要求3所述的发动机油底壳NVH的结构优化方法，其特征在于：步骤4中，通过如下方法进行边界条件添加，
将以油底壳螺栓安装处主点为振动优化计算中强迫激励输入点；激励的形式为力、位移或者加速度中任何一种载荷形式进行施加；
将所有的安装螺栓处振动激励数据以文本的形式导入计算；
在对应的模型中的螺栓主点替换成整机振动计算中载荷输入点。
5.根据权利要求4所述的发动机油底壳NVH的结构优化方法，其特征在于：步骤4中，通过如下方法进行约束边界与优化，
步骤4.1：将网格模型中油底壳内腔进行填充，并设置为设计域部分；
步骤4.2：将网格模型中设计域以外的部分，设置为非设计域部分；
步骤4.3：将模态分析设置为求解分析中第一个分析工况，并设置模态求解的频率范围；
步骤4.4：将网格模型中设计域的体积分数设置边界约束；
步骤4.5：将网格模型中选取油底壳左侧、右侧、前端以及后端为振动特性为约束边界；
步骤4.6：将选取网格模型中油底壳底面为优化目标，以振动速度最小为响应目标。
6.根据权利要求5所述的发动机油底壳NVH的结构优化方法，其特征在于：油底壳、安装螺栓的材料属性与其几何模型、计算域一一对应。
7.根据权利要求1-6任何一项所述的发动机油底壳NVH的结构优化方法，其特征在于：发动机油底壳、安装螺栓的几何模型基于发动机坐标系下的空间，与发动机整机振动激励的坐标系保持一致。
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