CN107247838A - 汽车后背门的轻量化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开揭示了一种汽车后背门的轻量化方法及装置，属于汽车技术领域。该方法包括：建立汽车后背门的有限元模型；在有限元模型中对后背门内板进行区域划分得到多个区域；根据后背门内板的厚度范围和每个区域在后背门内板中的位置，通过预设的灵敏度分析算法模型计算每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应；根据每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定每个区域包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。本公开解决了目前轻量化汽车后背门耗费成本高的问题；达到了降低轻量化汽车后背门耗费成本的效果。

Description

汽车后背门的轻量化方法及装置

技术领域

本公开涉及汽车技术领域，特别涉及一种汽车后背门的轻量化方法及装置。

背景技术

汽车轻量化技术，是指在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量(也即，空车质量)，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗。

目前，为使汽车的后背门实现轻量化，后背面中使用的轻质材料的比重不断攀升，轻质材料可以包括铝合金、镁合金、钛合金、高强度钢、塑钢、粉末冶金、生态复合材料以及陶瓷等等。但这些轻质材料的应用在后背门中，不但提高了后背门中零部件的成本，而且对零部件的加工、装配工艺等都有较高要求。

发明内容

本公开提供一种汽车后背门的轻量化方法及装置。所述技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种汽车后背门的轻量化方法，所述方法包括：

建立汽车后背门的有限元模型，所述有限元模型包括所述后背门的后背门内板和所述后背门内板的厚度范围；

在所述有限元模型中对所述后背门内板进行区域划分得到多个区域，所述多个区域包括窗框上边梁区域、铰链加强板区域、窗框侧边梁区域、尾灯盒区域、后背门下边梁区域、窗框下边梁区域、锁安装门区域中至少一种；

根据所述后背门内板的厚度范围和所述多个区域中每个区域在所述后背门内板中的位置，通过预设的灵敏度分析算法模型计算所述每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应；

根据所述每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定所述每个区域包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。

可选的，所述有限元模型还包括后背门加强板和所述后背门加强板的厚度范围，所述后背门加强板可以包括铰链加强板、气弹簧加强板中至少一种，所述方法还包括：

根据所述后背门加强板的厚度范围、所述铰链加强板在所述后背门中的位置和所述气弹簧加强板在所述后背门中的位置，通过预设的所述灵敏度分析算法模型计算所述铰链加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，以及所述气弹簧加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应；

根据所述铰链加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应和所述气弹簧加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定所述铰链加强板包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域，以及所述气弹簧加强板包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。

可选的，所述方法还包括：

根据所述每个区域包括的所述第一子区域的尺寸，确定在所述第一子区域内设置减重孔、工艺过孔和/或安装孔的位置及尺寸。

可选的，所述方法还包括：

在检测到任一所述区域的侧向刚度响应高于第一预设数值，且扭转刚度响应高于第二预设数值，且弯曲刚度响应高于第三预设数值时，在所述任一区域内增加支撑结构以及所述支撑结构的安装孔。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种汽车后背门的轻量化装置，所述装置包括：

建立模块，用于建立汽车后背门的有限元模型，所述有限元模型包括所述后背门的后背门内板和所述后背门内板的厚度范围；

划分模块，用于在所述有限元模型中对所述后背门内板进行区域划分得到多个区域，所述多个区域包括窗框上边梁区域、铰链加强板区域、窗框侧边梁区域、尾灯盒区域、后背门下边梁区域、窗框下边梁区域、锁安装门区域中至少一种；

第一计算模块，用于根据所述后背门内板的厚度范围和所述多个区域中每个区域在所述后背门内板中的位置，通过预设的灵敏度分析算法模型计算所述每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应；

第一确定模块，用于根据所述第一计算模块计算出的每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定所述每个区域包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。

可选的，所述有限元模型还包括后背门加强板和所述后背门加强板的厚度范围，所述后背门加强板可以包括铰链加强板、气弹簧加强板中至少一种，所述装置还包括：

第二计算模块，用于根据所述后背门加强板的厚度范围、所述铰链加强板在所述后背门中的位置和所述气弹簧加强板在所述后背门中的位置，通过预设的所述灵敏度分析算法模型计算所述铰链加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，以及所述气弹簧加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应；

第三计算模块，用于根据所述铰链加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应和所述气弹簧加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定所述铰链加强板包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域，以及所述气弹簧加强板包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。

可选的，所述装置还包括：

第二确定模块，用于根据所述每个区域包括的所述第一子区域的尺寸，确定在所述第一子区域内设置减重孔、工艺过孔和/或安装孔的位置及尺寸。

可选的，所述装置还包括：

增加模块，用于在检测到任一所述区域的侧向刚度响应高于第一预设数值，且扭转刚度响应高于第二预设数值，且弯曲刚度响应高于第三预设数值时，在所述任一区域内增加支撑结构以及所述支撑结构的安装孔。

本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过建立汽车后背门的有限元模型，在有限元模型中对后背门内板进行区域划分得到多个区域，计算出每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，再利用预设的拓扑优化算法确定每个区域包括的可被轻量化的第一子区域；由于确定出每个区域中可被轻量化的第一子区域，第一子区域内的材料可挖空，使得汽车后背门的质量减小，实现了汽车后背门轻量化，不再必须使用轻质材料，解决了相关技术中轻量化汽车后背门耗费成本高的问题；达到了降低轻量化汽车后背门耗费成本的效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种汽车后背门的轻量化方法的流程图；

图2是根据另一示例性实施例示出的一种汽车后背门的轻量化方法的流程图；

图3是根据一示例性实施例示出的在有限元模型中对后背门内板进行区域划分得到的多个区域的示意图；

图4是根据一示例性实施例示出的一有限元模型中D1-D9各个区域的模态响应；

图5是根据一示例性实施例示出的有限元模型中D1-D9各个区域的弯曲刚度响应；

图6是根据一示例性实施例示出的有限元模型中D1-D9各个区域的扭转刚度响应；

图7是根据一示例性实施例示出的有限元模型中D1-D9各个区域的侧向刚度响应；

图8是根据一示例性实施例示出的在D5中布置支撑结构以及安装孔后D5的结构示意图；

图9是根据一示例性实施例示出的在D6中布置减重孔、加强筋、支撑结构和安装孔后D6的结构示意图；

图10是根据一示例性实施例示出的在D7的第一子区域内布置减重孔、加强筋以及安装孔后D7的结构示意图；

图11是根据一示例性实施例示出的D2内的第一子区域全部被去除后D2的横截面的示意图；

图12是根据一示例性实施例示出的在D1的第一子区域中布置减重孔和工艺过孔以及安装孔后D1的结构示意图；

图13是根据一示例性实施例示出的D3内的第一子区域全部被去除后D3的横截面的示意图；

图14是根据一示例性实施例示出的D4内的第一子区域全部去除后D4的横截面的示意图；

图15是根据一示例性实施例示出的在D8的第一子区域内挖空一部分、D8中布置加强筋后D8的结构示意图；

图16是根据一示例性实施例示出的在D9的第一子区域内增加减重孔，并在D9中布置加强筋后D9的结构示意图；

图17是根据一示例性实施例示出的一种汽车后背门的轻量化装置的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种汽车后背门的轻量化方法的流程图，该方法可应用于诸如平板电脑、台式电脑之类的终端。该汽车后背门的轻量化方法可以包括如下几个步骤。

在步骤101中，建立汽车后背门的有限元模型，该有限元模型包括后背门的后背门内板和后背门内板的厚度范围。

在步骤102中，在有限元模型中对后背门内板进行区域划分得到多个区域，该多个区域包括窗框上边梁区域、铰链加强板区域、窗框侧边梁区域、尾灯盒区域、后背门下边梁区域、窗框下边梁区域、锁安装门区域中至少一种。

在步骤103中，根据后背门内板的厚度范围和该多个区域中每个区域在后背门内板中的位置，通过预设的灵敏度分析算法模型计算每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应。

在步骤104中，根据每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定每个区域包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。

综上所述，本公开实施例中提供的汽车后背门的轻量化方法，通过建立汽车后背门的有限元模型，在有限元模型中对后背门内板进行区域划分得到多个区域，计算出每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，再利用预设的拓扑优化算法确定每个区域包括的可被轻量化的第一子区域；由于确定出每个区域中可被轻量化的第一子区域，第一子区域内的材料可挖空，使得汽车后背门的质量减小，实现了汽车后背门轻量化，不再必须使用轻质材料，解决了相关技术中轻量化汽车后背门耗费成本高的问题；达到了降低轻量化汽车后背门耗费成本的效果。

图2是根据另一示例性实施例示出的一种汽车后背门的轻量化方法的流程图，该方法可应用于诸如平板电脑、台式电脑之类的终端。该汽车后背门的轻量化方法可以包括如下几个步骤。

在步骤201中，建立汽车后背门的有限元模型，该有限元模型包括后背门的后背门内板、后背门内板的厚度范围、后背门加强板和后背门加强板的厚度范围。

在为汽车的后背门建立有限模型时，可通过计算机辅助工程(Computer AidedEngineering，CAE)软件建立后背门的有限元模型，例如利用Hypermesh软件(一种建模软件)建立后背门的有限元模型。

其中，建立的有限元模型通常由多个有限元网格单元组成，有限元网格单元的顶点可以为后背门上的硬点，每个有限元网格单元的形状和大小可用户自定义，有限元网格的形状可以为三角形、四边形等等。

例如，用户可设定有限元网格单元的形状为四边形，有限元网格单元为10毫米乘以10毫米的网格。

本步骤的实现可以为：按照后背门内板以及后背门加强板中的每个实体零部件建立一个零部件，建立的零部件的几何外形与该实体零部件的基本一致，且该建立的零部件在有限元模型中的位置与该实体零部件在后背门内板或后背门加强板中的位置一致；为该零部件包括的有限元网格单元设置厚度参数。

其中，在为该零部件包括的有限元网格单元设置厚度参数时，设置的厚度参数可以为该零部件对应实体零部件的厚度，设置的厚度参数也可以为该零部件对应实体零部件所在实体后背门内板或实体后背门加强板的厚度范围。

通常来讲，实体后背门内板的厚度范围为0.6毫米至0.7毫米，实体后背门加强板的厚度范围为1.0毫米至1.5毫米。也就是说，对于后背门内板上零部件包括的有限元网格单元，为其设置的属性可以包括0.6毫米至0.7毫米；对于后背门加强板上零部件包括的有限元网格单元，为其设置的属性可以包括1.0毫米至1.5毫米。

需要说明的一点是，由于有限元模型中每个零部件都是按照实体后背门内板或实体后背门加强板中实体零部件建立的，因此若实体后背门内板中某一位置存在减重孔，则有限元模型中的该位置也存在减重孔，且有限元模型中的该减重孔与实体后背门内板中的减重孔的尺寸也相同。若实体后背门加强板中某一位置存在减重孔，则有限元模型中的该位置也存在减重孔，且有限元模型中的该减重孔与实体后背门加强板中的减重孔的尺寸也相同。

在步骤202中，在有限元模型中对后背门内板进行区域划分得到多个区域，该多个区域包括窗框上边梁区域、铰链加强板区域、窗框侧边梁区域、尾灯盒区域、后背门下边梁区域、窗框下边梁区域、锁安装门区域中至少一种，还将每个后背门加强板作为有限元模型中的一个独立区域。

如图3所示，有限元模型的后背门内板被划分为11个区域，这11个区域分别为窗框上边梁区域D1、铰链加强板区域D2、铰链加强板区域D10、窗框侧边梁区域D3、窗框侧边梁区域D11、尾灯盒区域D4、尾灯盒区域D12、后背门下边梁区域D5、后背门下边梁区域D13、窗框下边梁区域D6、锁安装门区域D7。

汽车中后背门铰链加强板、气弹簧加强板均属于后背门加强板，而汽车中后背门铰链加强板包括后背门左铰链加强板和后背门右铰链加强板D8(图3未示出)，气弹簧加强板包括气弹簧左加强板和气弹簧右加强板D9(图3未示出)，这里所讲提到的每个后背门加强板均可作为有限元模型中一个独立的区域。

在步骤203中，根据后背门内板的厚度范围和该多个区域中每个区域在后背门内板中的位置，通过预设的灵敏度分析算法模型计算每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应。

其中，灵敏度分析计算模型由系统开发人员预先建立。

对于有限元模型中后背门内板内的每个区域，通过灵敏度分析算法根据后背门内板的厚度范围和该区域在后背门内板中的位置，计算出该区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应。

在步骤204中，根据后背门加强板的厚度范围、铰链加强板在后背门中的位置和气弹簧加强板在后背门中的位置，通过预设的灵敏度分析算法模型计算铰链加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，以及所述气弹簧加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应。

请参见图4，图4示出了一有限元模型中D1-D9各个区域的模态响应；请参见图5，图5示出了该有限元模型中D1-D9各个区域的弯曲刚度响应；请参见图6，图6示出了该有限元模型中D1-D9各个区域的扭转刚度响应；请参见图7，图7示出了该有限元模型中D1-D9各个区域的侧向刚度响应。

在步骤205中，根据有限元模型中每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定每个区域包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。

其中，拓扑优化算法由开发人员预先设定；可被轻量化的第一子区域内可不使用任何材料，也就是说，第一子区域可被掏空；不可被轻量化的第二子区域的结构不可更改。

在步骤206中，在检测到任一区域的侧向刚度响应高于第一预设数值，且扭转刚度响应高于第二预设数值，且弯曲刚度响应高于第三预设数值时，在该任一区域内增加支撑结构以及支撑结构的安装孔。

以D5来举例说明，D5的侧向刚度响应、弯曲刚度响应和扭转刚度响应的取值较大，D5的侧向刚度响应的取值高于第一预设数值，D5的扭转刚度响应响应的取值高于第二预设数值，D5的弯曲刚度响应的取值高于第三预设数值。在D5的第一子区域中增加减重孔，并根据抗凹性能要求，在第一子区域增加支撑结构并布置支撑结构的安装孔。在D5的第一子区域内增加减重孔，在D5中布置支撑结构以及安装孔后，D5的结构如图8所示。

对于不满足侧向刚度响应高于第一预设数值，且扭转刚度响应高于第二预设数值，且弯曲刚度响应高于第三预设数值的区域，技术人员可结合该区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，在该区域的第一子区域内设置减重孔、工艺过孔和/或安装孔，包括设置第一子区域内每个孔的尺寸以及位置，也即重新设计各个区域的结构。

需要说明的是，系统开发人员在根据自身经验重新设计后背门内板的各个区域的结构时，后背门内板遵循避免大平面存在和圆角过渡原则。也就是说，将后背门内板的各个区域内第一子区域尽可能的挖空。

举例来讲，D6的侧向刚度响应的取值较高，D6的扭转刚度响应的取值较高，技术人员在第一子区域内设置减重孔，并在该任一区域内增加加强筋。并根据抗凹性能要求，在该任一区域内增加支撑结构、以及布置支撑结构的安装孔。在D6的第一子区域内布置减重孔、加强筋、支撑结构和安装孔后，D6的结构如图9所示。

举例来讲，D7区域的模态响应的取值较高、弯曲刚度响应的取值较高，在D7中布置减重孔，布置加强筋并布置安装孔等。在D7的第一子区域内布置减重孔、加强筋以及安装孔后，D7的结构如图10所示。

举例来讲，D2的扭转刚度响应取值较高，将D2内的第一子区域全部去除后，D2区域只包括第二子区域，此时D2的横截面的如图11所示。

举例来讲，在D1的第一子区域中布置减重孔和工艺过孔以及安装孔，最终D1的结构如图12所示。

举例来讲，D3的模态刚度响应的取值较大，D3的侧向刚度响应的取值较大，因此对D3的横截面做优化调整，将D3内的第一子区域全部去除后，D3区域只包括第二子区域。将D3的第一子区域全部去除后，D3横截面的如图13所示。

举例来讲，D4的侧向刚度响应的取值较大，因此对D4的横截面做优化调整，将D4内的第一子区域全部去除后，D4区域只包括第二子区域，此时D4的横截面如图14所示。

举例来讲，D8的扭转刚度响应的取值较大，但对其它性能响应较小，减小加强板横截面，例如，在第一子区域内挖空一部分。并在D8中布置加强筋等，此时D8的结构如图15所示。

举例来讲，D9的弯曲刚度响应的取值较大，在第一子区域内增加减重孔，并在D9中布置加强筋，此时D9的横截面如图16所示。

需要说明的一点是，仍旧参见图3，后背门结构通常左右对称，例如，铰链加强板区域D2与铰链加强板区域D10对称且结构相同，窗框侧边梁区域D3与窗框侧边梁区域D11对称且结构相同、尾灯盒区域D4与尾灯盒区域D112对称且结构相同，后背门下边梁区域D5与后背门下边梁区域D13对称且结构相同，本实施例不再举例说明如何轻量化D10、D11、D12、D13。D10、D11、D12、D13中任一区域的轻量化方式可参照其对称区域的轻量化方式。

需要说明的是，上述举例中均以技术人员重新设置各个区域的结构，在实际实现是，也可由终端设备根据每个区域包括的第一子区域的尺寸，确定在该第一子区域内设置减重孔、工艺过孔和/或安装孔的位置及尺寸。

本发明在应用于某一实体汽车后背门的有限元模型后，CAE计算的新结构较与原结构的比较结果，请参见表1。

表1

	应用前	应用后	提升量	提升百分比
					模态(Hz)	28.6	30.4	1.8	6.3％
弯曲刚度(N/mm)	64.2	73.1	8.9	13.9％
					扭转刚度(Nm/°)	216.8	265.3	48.5	22.4％
侧向刚度(N/mm)	70.8	76.2	5.4	7.6％
					后背门质量	15.9	14.1	1.8	11.3％

综上所述，本公开实施例中提供的汽车后背门的轻量化方法，通过建立汽车后背门的有限元模型，在有限元模型中对后背门内板进行区域划分得到多个区域，计算出每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，再利用预设的拓扑优化算法确定每个区域包括的可被轻量化的第一子区域；由于确定出每个区域中可被轻量化的第一子区域，第一子区域内的材料可挖空，使得汽车后背门的质量减小，实现了汽车后背门轻量化，不再必须使用轻质材料，解决了相关技术中轻量化汽车后背门耗费成本高的问题；达到了降低轻量化汽车后背门耗费成本的效果。

下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。

图17是根据一示例性实施例示出的一种汽车后背门的轻量化装置的框图，该汽车后背门的轻量化装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为终端的部分或者全部。该汽车后背门的轻量化装置可以包括：建立模块1701、划分模块1702、第一计算模块1703和第一确定模块1704。

建立模块1701，用于建立汽车后背门的有限元模型，该有限元模型包括后背门的后背门内板和该后背门内板的厚度范围；

划分模块1702，用于在建立模块1701建立的有限元模型中对该后背门内板进行区域划分得到多个区域，该多个区域包括窗框上边梁区域、铰链加强板区域、窗框侧边梁区域、尾灯盒区域、后背门下边梁区域、窗框下边梁区域、锁安装门区域中至少一种；

第一计算模块1703，用于根据该后背门内板的厚度范围和该多个区域中每个区域在该后背门内板中的位置，通过预设的灵敏度分析算法模型计算该每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应；

第一确定模块1704，用于根据第一计算模块1703计算出的每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定每个区域包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。

可选的，建立模块1701建立的有限元模型还包括后背门加强板和后背门加强板的厚度范围，后背门加强板可以包括铰链加强板、气弹簧加强板中至少一种，所述装置还包括：

第二计算模块，用于根据该后背门加强板的厚度范围、该铰链加强板在该后背门中的位置和该气弹簧加强板在该后背门中的位置，通过预设的灵敏度分析算法模型计算铰链加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，以及气弹簧加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应；

第三计算模块，用于根据该铰链加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应和该气弹簧加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定该铰链加强板包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域，以及该气弹簧加强板包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。

可选的，该汽车后背门的轻量化装置，还可以包括：

第二确定模块，用于根据每个区域包括的所述第一子区域的尺寸，确定在所述第一子区域内设置减重孔、工艺过孔和/或安装孔的位置及尺寸。

可选的，该汽车后背门的轻量化装置，还可以包括：

增加模块，用于在检测到任一区域的侧向刚度响应高于第一预设数值，且扭转刚度响应高于第二预设数值，且弯曲刚度响应高于第三预设数值时，在该任一区域内增加支撑结构以及该支撑结构的安装孔。

综上所述，本公开实施例中提供的汽车后背门的轻量化装置，通过建立汽车后背门的有限元模型，在有限元模型中对后背门内板进行区域划分得到多个区域，计算出每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，再利用预设的拓扑优化算法确定每个区域包括的可被轻量化的第一子区域；由于确定出每个区域中可被轻量化的第一子区域，第一子区域内的材料可挖空，使得汽车后背门的质量减小，实现了汽车后背门轻量化，不再必须使用轻质材料，解决了相关技术中轻量化汽车后背门耗费成本高的问题；达到了降低轻量化汽车后背门耗费成本的效果。

需要说明的一点是，上述实施例提供的装置在实现其轻量化汽车后背门的功能时，仅以上述各个程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据实际需要而将上述功能分配由不同的程序模块完成，即将终端的内容结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种汽车后背门的轻量化方法，其特征在于，所述方法包括：

建立汽车后背门的有限元模型，所述有限元模型包括所述后背门的后背门内板和所述后背门内板的厚度范围；

在所述有限元模型中对所述后背门内板进行区域划分得到多个区域，所述多个区域包括窗框上边梁区域、铰链加强板区域、窗框侧边梁区域、尾灯盒区域、后背门下边梁区域、窗框下边梁区域、锁安装门区域中至少一种；

根据所述后背门内板的厚度范围和所述多个区域中每个区域在所述后背门内板中的位置，通过预设的灵敏度分析算法模型计算所述每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应；

根据所述每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定所述每个区域包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有限元模型还包括后背门加强板和所述后背门加强板的厚度范围，所述后背门加强板可以包括铰链加强板、气弹簧加强板中至少一种，所述方法还包括：

根据所述后背门加强板的厚度范围、所述铰链加强板在所述后背门中的位置和所述气弹簧加强板在所述后背门中的位置，通过预设的所述灵敏度分析算法模型计算所述铰链加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，以及所述气弹簧加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应；

根据所述铰链加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应和所述气弹簧加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定所述铰链加强板包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域，以及所述气弹簧加强板包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述每个区域包括的所述第一子区域的尺寸，确定在所述第一子区域内设置减重孔、工艺过孔和/或安装孔的位置及尺寸。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在检测到任一所述区域的侧向刚度响应高于第一预设数值，且扭转刚度响应高于第二预设数值，且弯曲刚度响应高于第三预设数值时，在所述任一区域内增加支撑结构以及所述支撑结构的安装孔。

5.一种汽车后背门的轻量化装置，其特征在于，所述装置包括：

建立模块，用于建立汽车后背门的有限元模型，所述有限元模型包括所述后背门的后背门内板和所述后背门内板的厚度范围；

划分模块，用于在所述有限元模型中对所述后背门内板进行区域划分得到多个区域，所述多个区域包括窗框上边梁区域、铰链加强板区域、窗框侧边梁区域、尾灯盒区域、后背门下边梁区域、窗框下边梁区域、锁安装门区域中至少一种；

第一计算模块，用于根据所述后背门内板的厚度范围和所述多个区域中每个区域在所述后背门内板中的位置，通过预设的灵敏度分析算法模型计算所述每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应；

第一确定模块，用于根据所述第一计算模块计算出的每个区域的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定所述每个区域包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述有限元模型还包括后背门加强板和所述后背门加强板的厚度范围，所述后背门加强板可以包括铰链加强板、气弹簧加强板中至少一种，所述装置还包括：

第二计算模块，用于根据所述后背门加强板的厚度范围、所述铰链加强板在所述后背门中的位置和所述气弹簧加强板在所述后背门中的位置，通过预设的所述灵敏度分析算法模型计算所述铰链加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，以及所述气弹簧加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应；

第三计算模块，用于根据所述铰链加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应和所述气弹簧加强板的模态响应、弯曲刚度响应、扭转刚度响应以及侧向刚度响应，通过预设的拓扑优化算法确定所述铰链加强板包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域，以及所述气弹簧加强板包括的可被轻量化的第一子区域和不可被轻量化的第二子区域。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二确定模块，用于根据所述每个区域包括的所述第一子区域的尺寸，确定在所述第一子区域内设置减重孔、工艺过孔和/或安装孔的位置及尺寸。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

增加模块，用于在检测到任一所述区域的侧向刚度响应高于第一预设数值，且扭转刚度响应高于第二预设数值，且弯曲刚度响应高于第三预设数值时，在所述任一区域内增加支撑结构以及所述支撑结构的安装孔。