CN111639392B - 一种基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法 - Google Patents

一种基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111639392B
CN111639392B CN202010416907.1A CN202010416907A CN111639392B CN 111639392 B CN111639392 B CN 111639392B CN 202010416907 A CN202010416907 A CN 202010416907A CN 111639392 B CN111639392 B CN 111639392B
Authority
CN
China
Prior art keywords
white
main section
deformation
rigidity
method based
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010416907.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111639392A (zh
Inventor
宋伟
单柳溪
杨佼源
林建平
陆元帅
张国芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Iveco Automobile Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Iveco Automobile Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Iveco Automobile Co Ltd filed Critical Nanjing Iveco Automobile Co Ltd
Priority to CN202010416907.1A priority Critical patent/CN111639392B/zh
Publication of CN111639392A publication Critical patent/CN111639392A/zh
Priority to PCT/CN2020/125156 priority patent/WO2021227385A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111639392B publication Critical patent/CN111639392B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/15—Vehicle, aircraft or watercraft design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法，包括以下步骤：首先建立白车身的3D几何模型，结合3D几何模型建立白车身的有限元仿真模型；根据白车身承受的实际载荷，确定白车身扭转工况下的边界条件，并进行刚度分析，得出白车身的初始刚度；对扭转工况下白车身整体横向的主断面变形量进行分析，将变形量最大的主断面确定为需要进行控制的主断面；通过改变白车身的零件厚度变化系数，改变白车身的刚度，拟合主断面变形与加载点位移的函数关系，计算出目标刚度下需要满足的主断面变形量，将其作为要求，在结构优化过程中测量相应测点的变形量是否满足要求，满足后即可停止优化。从而实现主断面变形量对刚度和优化方案进行控制的目的。

Description

一种基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法
技术领域
本发明属于汽车白车身结构改装设计领域，具体涉及到一种基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法，该方法能够在车身结构改装设计时有效地提升车身的刚度性能。
背景技术
商用车白车身的结构改装是各大汽车主机厂必须面临的市场。而白车身的刚度是影响汽车改装后性能的关键，也是汽车抗路面荷载变形的重要因素。在载荷作用下，因白车身缺乏刚度会导致车身的大变形，造成密封松动、渗漏和渗水等问题，从而使物体的振动频率较低，容易产生结构共振和噪声。
目前，商用车白车身的结构改装优化方法有尺寸优化、拓扑优化、形貌优化等。这些优化方法可在一定程度上提升车身的刚度性能，但这些结构优化方法存在两个问题：一是这些优化方法优化的对象是零部件，通过零部件的优化对整车的刚度性能提升效果十分有限；二是要实现车身刚度性能的有效提升需要通过上述优化方法对多个零部件进行优化，耗费时间长、企业负担的成本高。本发明提出的刚度优化方法可以有效地解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种白车身刚度优化的结构改装设计方法，使汽车主机厂在改装新车型时能准确、高效地对白车身刚度进行优化设计，缩短产品开发的时间、提升效率、降低开发成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法，包括以下步骤：
(1)建立白车身的3D几何模型，结合几何模型建立白车身的有限元仿真模型；
(2)根据白车身承受的实际载荷，确定白车身扭转工况下的边界条件，并进行刚度分析，得出白车身的初始刚度；
(3)对扭转工况下白车身整体横向的主断面变形进行分析，将变形量最大的主断面确定为需要进行控制的主断面；
(4)通过改变白车身的零件厚度变化系数，改变白车身的刚度，拟合主断面变形与加载点位移的函数关系，将其代入白车身扭转刚度计算公式，获得白车身扭转刚度W与主断面轮廓线测点的变形量Δ之间的函数关系W＝f(Δ)；
(5)推导出反函数Δ＝f-1(W)，计算出目标刚度下需要满足的主断面变形量，将其作为要求，在结构优化过程中测量相应测点的变形量是否满足要求，满足后即可停止优化。从而实现主断面变形量对刚度和优化方案进行控制的目的。
进一步，所述步骤(2)中，边界条件包括约束位置及自由度、施加载荷的位置及力的大小。
进一步，所述步骤(3)中，白车身主断面定义为沿白车身横向的平面与车身相交的外轮廓线所构成的轮廓面。白车身主断面的变形定义为在一定的受载工况条件下，主断面的轮廓线的变形。
进一步，所述步骤(4)中，定义零件的厚度变化系数λ：
Figure BDA0002493204940000021
其中，t0为零件的初始厚度，单位mm；t1为零件厚度改变后的值，单位mm。
进一步，所述步骤(5)中，白车身目标刚度需要视不同的车型以及企业开发的不同的车身需求而定。
本发明的有益效果在于：基于白车身主断面变形刚度控制的结构优化方法，将车身的刚度评价等效转化为车身主断面变形的评价，可有效地识别出白车身主断面最薄弱的位置，实现了快速、高效地优化白车身刚度的目标。为设计者提供了一种新的设计思路，该方法在白车身的正向设计过程中对缩短设计时间、降低企业研发成本等方面具有重要意义。
附图说明
图1是基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装优化设计方法流程图
图2是白车身扭转工况轴间扭转角示意图
图3是白车身主断面轮廓线变形测量点及其位移示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
对于步骤(2)，本实例中扭转刚度按下述方法进行计算：
图2中S1、S2分别为加载点M、N在载荷方向上的位移，L为加载点之间的距离，θ为加载位置连线的扭转角度。
根据几何关系，计算可得：
Figure BDA0002493204940000031
白车身扭转刚度W为单位扭转角所受到的力矩，即：
Figure BDA0002493204940000032
式中：T为施加于车身的扭矩，单位N·m；θ为加载位置连线的扭转角度，单位deg；W为扭转刚度，单位N·m/deg。上述数据可通过Hypermesh中的Optistruct求解器或者其他求解器进行仿真求解。
对于步骤(3)，车身主断面轮廓线上的变形量可用主断面轮廓线上四个角处的测点的位移之和来衡量。例如图3所示为白车身某一主断面轮廓线上的A、B、C、D四个测量点，通过测量点在车身横向平面内的位移之和来评价主断面的变形，选出变形量最大的主断面作为待控制的主断面。
对于步骤(4)，通过仿真分析，统计不同车身刚度下的主断面轮廓线测点的位移与加载点位移数据，利用Excel绘制不同白车身刚度下主断面轮廓线测点的位移与加载点位移的散点图，通过散点图拟合主断面轮廓线测点与加载点位移的函数关系，函数相关性要求达到0.98及以上，将其代入白车身扭转刚度的计算表达式，获得车身扭转刚度W与主断面变形量Δ之间的函数关系W＝f(Δ)。四个测点分别进行，均需要求得函数关系。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法，包括以下步骤：
步骤(1)建立白车身的3D几何模型，结合3D几何模型建立白车身的有限元仿真模型；
步骤(2)根据白车身承受的实际载荷，确定白车身扭转工况下的边界条件，并进行刚度分析，得出白车身的初始刚度；其中，边界条件包括约束位置及自由度、施加载荷的位置及力的大小，其中，约束位置为车身后部两处悬置，自由度为前述车身后部两处悬置全部自由度，在车身前部两处悬置处施加大小为1000N，方向相反，包括一处竖直向上、一处竖直向下的力，力乘以车身前部两处悬置的距离即为力矩T；
扭转刚度按下述方法进行计算：
S1、S2分别为加载点M、N在载荷方向上的位移，L为加载点之间的距离，θ为加载位置连线的扭转角度；
根据几何关系，计算可得：
Figure FDA0003409523080000011
白车身扭转刚度W为单位扭转角所受到的力矩，即：
Figure FDA0003409523080000012
式中：T为施加于车身的扭矩，单位N·m；θ为加载位置连线的扭转角度，单位为deg；W为扭转刚度，单位为N·m/deg；
步骤(3)对扭转工况下白车身整体横向的主断面变形量进行分析，将变形量最大的主断面确定为需要进行控制的主断面；
步骤(4)通过改变白车身的零件厚度变化系数，改变白车身的刚度，拟合主断面变形与加载点位移的函数关系，将其代入白车身扭转刚度计算公式，获得白车身扭转刚度W与主断面轮廓线测点的变形量Δ之间的函数关系W＝f(Δ)；
步骤(5)推导出反函数Δ＝f-1(W)，计算出目标刚度下需要满足的主断面变形量，将其作为要求，在结构优化过程中测量相应测点的变形量是否满足要求，满足后即可停止优化，从而实现主断面变形量对刚度和优化方案进行控制的目的。
2.根据权利 要求1所述的基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法，其特征在于：所述步骤(3)中，白车身主断面定义为沿白车身横向的平面与车身相交的外轮廓线所构成的轮廓面；白车身主断面的变形定义为受载工况同所述 步骤(2)中的扭转工况，主断面的轮廓线的变形。
3.根据权利 要求1所述的基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法，其特征在于：所述步骤(3)中，车身主断面轮廓线上的变形量通过主断面轮廓线上四个角处的测点的位移之和进行衡量。
4.根据权利 要求1所述的基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法，其特征在于：所述步骤(4)中，定义零件的厚度变化系数λ：
Figure FDA0003409523080000021
其中，t0为零件的初始厚度，单位mm；t1为零件厚度改变后的值，单位mm。
5.根据权利 要求1所述的基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法，其特征在于：所述步骤(4)中，通过仿真分析，统计不同车身刚度下的主断面轮廓线测点的位移与加载点位移数据，利用Excel绘制不同白车身刚度下主断面轮廓线测点的位移与加载点位移的散点图，通过散点图拟合主断面轮廓线测点与加载点位移的函数关系，函数相关性大于等于0.98。
6.根据权利 要求1所述的基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法，其特征在于：所述步骤(4)中，改变对象为改装车中所有可优化改动的零件，且同时改变；系数值改变范围：0.7～1.5，间隔0.05取值。
7.根据权利 要求1所述的基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法，其特征在于：所述步骤(5)中，白车身目标刚度根据不同的车型以及企业开发的不同的车身需求而定。
CN202010416907.1A 2020-05-15 2020-05-15 一种基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法 Active CN111639392B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010416907.1A CN111639392B (zh) 2020-05-15 2020-05-15 一种基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法
PCT/CN2020/125156 WO2021227385A1 (zh) 2020-05-15 2020-10-30 一种基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010416907.1A CN111639392B (zh) 2020-05-15 2020-05-15 一种基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111639392A CN111639392A (zh) 2020-09-08
CN111639392B true CN111639392B (zh) 2022-05-10

Family

ID=72331987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010416907.1A Active CN111639392B (zh) 2020-05-15 2020-05-15 一种基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111639392B (zh)
WO (1) WO2021227385A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111639392B (zh) * 2020-05-15 2022-05-10 南京依维柯汽车有限公司 一种基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法
CN113033061A (zh) * 2021-04-30 2021-06-25 的卢技术有限公司 概念阶段汽车白车身轻量化分析方法、系统、介质及设备
CN113468673B (zh) * 2021-07-20 2023-07-21 安徽江淮汽车集团股份有限公司 关联接头形状的断面优化方法
CN114445036A (zh) * 2022-01-04 2022-05-06 岚图汽车科技有限公司 一种白车身焊装同步工程简化方法
CN114647897B (zh) * 2022-03-30 2024-03-29 桂林电子科技大学 一种基于层次熵-灰色关联法的驾驶室结构优化方法
CN116306156B (zh) * 2023-03-28 2023-09-19 小米汽车科技有限公司 车身优化方法、装置、存储介质及电子设备
CN117150970B (zh) * 2023-10-27 2024-01-26 北京集度科技有限公司 白车身变形仿真分析方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109711020A (zh) * 2018-12-14 2019-05-03 北京长城华冠汽车技术开发有限公司 汽车白车身动刚度优化方法及装置
CN110210134A (zh) * 2019-06-04 2019-09-06 合肥工业大学 一种白车身结构优化设计方法及结构优化设计装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11471982B2 (en) * 2017-08-18 2022-10-18 The Regents Of The University Of Michigan Unified fatigue life evaluation method for welded structures
CN111639392B (zh) * 2020-05-15 2022-05-10 南京依维柯汽车有限公司 一种基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109711020A (zh) * 2018-12-14 2019-05-03 北京长城华冠汽车技术开发有限公司 汽车白车身动刚度优化方法及装置
CN110210134A (zh) * 2019-06-04 2019-09-06 合肥工业大学 一种白车身结构优化设计方法及结构优化设计装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《轿车前风窗洞口变形优化研究》;刘宝越等;《机械设计与制造》;20100630(第6期);第122-124页 *
《轿车白车身刚度分析及轻量化设计研究》;王晓枫等;《现代制造工程》;20140131;第42-44页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111639392A (zh) 2020-09-08
WO2021227385A1 (zh) 2021-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111639392B (zh) 一种基于白车身主断面变形刚度控制的结构改装设计方法
CN107145663B (zh) 车轮多目标优化设计方法
WO2020244325A1 (zh) 一种基于相对灵敏度的非承载式白车身轻量化方法
CN107991864B (zh) 一种电液主动转向系统及其多学科优化方法
CN111581859B (zh) 一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法及系统
CN109977460B (zh) 一种基于车身断面参数化的多目标优化设计方法
CN105678015B (zh) 一种高超声速三维机翼的非概率可靠性气动结构耦合优化设计方法
CN111209697B (zh) 一种基于拓扑优化车身顶棚结构的分析方法及系统
CN108520119A (zh) 汽车副车架安装点强度的分析方法
CN111310380A (zh) 一种电动车动力总成悬置橡胶衬套结构的设计开发方法
CN108875188B (zh) 汽车车身接头的优化方法与装置
CN110852000A (zh) 一种车身结构优化方法
CN116011272A (zh) 一种发动机悬置系统多变量多目标层次优化方法
CN109063401B (zh) 采用等效静态位移实现结构接触力优化的方法
CN103366056A (zh) 基于有限元分析的机械零件圆柱度误差的测量方法
CN106709148A (zh) 大尺寸带台阶薄壁件的滚弯‑铣削过程的有限元仿真方法
CN112906279B (zh) 一种控制引擎盖振动的方法
CN114626274A (zh) 基于拓扑优化公交车体侧围与顶盖间连接纵梁设计方法
CN113221351A (zh) 一种乘用车车门表面刚度cae分析方法
CN113919076A (zh) 一种汽车迎风面积确定方法及系统
CN115292974A (zh) 可重复使用运载火箭着陆冲击瞬态动力学有限元建模方法
Sharma et al. Multidisciplinary design optimization of automobile tail door
CN110008614A (zh) 白车身扭转刚度优化方法
CN118171393A (zh) 一种预防螺栓扭矩衰减的刚度计算方法、系统及介质
CN114861308A (zh) 一种基于cae模型白车身扭转刚度优化方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant