CN112084572A - 一种车身造型阶段进行车身断面结构优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种车身造型阶段进行车身断面结构优化方法。本发明首先建立车身参数化模型，根据CAS数据及断面数据搭建现开发车型三维结构，通过方案筛选确定断面形式，并针对断面进行结构尺寸优化，以获取整车刚度性能更高，重量更低的优化的断面方案,最后综合整车典型断面的优化方案，形成优化的整车断面结构。该方法在造型设计阶段进行车身结构断面的结构形式及尺寸进行优化，以在设计初期支撑结构方案设计，保证整车性能的达成，在造型阶段，基于参数化模型，实现基于三维模型的断面方案优化，保证仿真精度，并可详细表达三维结构，在造型阶段即可有效提升和优化断面方案。

Description

一种车身造型阶段进行车身断面结构优化方法
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种车身造型阶段进行车身断面结构优化方法。
背景技术
传统车身开发首先进行造型设计，然后进行车身典型位置断面设计，以便校核人机、功能、布置等条件参数，然后进行详细数据设计。只有到详细数据阶段才能对结构性能进行校核分析，而在概念阶段由于人机和各种零部件布置需对车身结构断面进行尺寸调整，对车身性能的影响较难评估。
目前针对车身断面结构优化的研究方法，基于已有详细数据结构，对断面进行研究。针对断面本身进行优化则无法获取断面对整车结构性能的影响。通过整车进行结构断面优化的是将整车结构简化为一维单元模型，通过优化一维单元的截面进行断面优化，无法直观的看到三维结构，并在多根梁交汇位置智能简化处理。
发明内容
本发明提供了一种车身造型阶段进行车身断面结构优化方法，该方法在造型设计阶段进行车身结构断面的结构形式及尺寸进行优化，以在设计初期支撑结构方案设计，保证整车性能的达成，在造型阶段，基于参数化模型，实现基于三维模型的断面方案优化，保证仿真精度，并可详细表达三维结构，在造型阶段即可有效提升和优化断面方案，解决了现有汽车开发设计存在的上述问题。
本发明技术方案结合附图说明如下：
一种车身造型阶段进行车身断面结构优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、建立整车参数化模型；
步骤二、更新参数化模型；
步骤三、提取整车典型位置断面，判断每个断面是否需要进行多断面方案对比，如果某断面存在多种断面几何拓扑形式满足设计要求，则执行步骤二，通过计算不同几何拓扑形式性能，选取更优的断面方案后，执行步骤四；若只有一个断面方案，则执行步骤四；
步骤四、设计断面进行尺寸优化的试验矩阵；
步骤五、生成优化的断面整车模型；
步骤六、综合所有断面优化后的结果，评估结构性能。
所述步骤一的具体方法如下：
所述参数化模型是基于产品的平台车型和对标车型结构数据，搭建整车参数化车身模型，并且能够通过改变参数实现车身结构变化。
所述步骤二的具体方法如下：
所述参数化模型是依据造型CAS数据及断面数据，并通过控制模型参数进行结构更新，以获得新产品造型下的车身结构模型。
所述步骤四的具体方法如下：
依据总布置、人机、造型、零件生产工艺的要求和断面可变位置制定断面参数变量数量及变量变化范围，采用优化的拉丁超立方方法进行试验矩阵设计，生成样本空间；并且根据样本空间的变量组合，通过控制参数化模型中的对应变量参数实现结构变更，生成样本点网格数据，计算整车弯曲、扭转刚度、模态、碰撞的结构性能。
所述步骤五的具体方法如下：
依据试验矩阵和性能计算结果搭建断面优化代理模型，通过模拟退火法求取代理模型的最优解集，并且从最优解集中选取合适的变量组合进行断面方案验算，确定最终断面的优化方案。
本发明的有益效果为：
1)本发明在造型阶段，基于参数化模型，实现基于三维模型的断面方案优化，保证仿真精度，并可详细表达三维结构，在造型阶段即可有效提升和优化断面方案；
2)本发明在车身造型设计阶段进行车身断面结构对整车性能的控制，保证了车身架构的合理性，提升了产品性能，缩短了开发周期，提升了结构轻量化水平。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明流程图；
图2为滑移门上轨道断面1示意图；
图3为滑移门上轨道断面2示意图；
图4为断面1结构优化示意图；
图5为断面1-1结构优化示意图；
图6为断面1变量设置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
参阅图1，一种车身造型阶段进行车身断面结构优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、建立整车参数化模型；
所述参数化模型是基于产品的平台车型和对标车型结构数据，搭建整车参数化车身模型，并且能够通过改变参数实现车身结构变化。
步骤二、更新参数化模型；
所述参数化模型是依据造型CAS数据及断面数据，并通过控制模型参数进行结构更新，以获得新产品造型下的车身结构模型。
步骤三、提取整车典型位置断面，判断每个断面是否需要进行多断面方案对比，如果某断面存在多种断面几何拓扑形式满足设计要求，则执行步骤二，通过计算不同几何拓扑形式性能，选取更优的断面方案后，执行步骤四，若只有一个断面方案，则执行步骤四；
步骤四、设计断面进行尺寸优化的试验矩阵；
依据总布置、人机、造型、零件生产工艺的要求和断面可变位置制定断面参数变量数量及变量变化范围，采用优化的拉丁超立方方法进行试验矩阵设计，生成样本空间；并且根据样本空间的变量组合，通过控制参数化模型中的对应变量参数实现结构变更，生成样本点网格数据，计算整车弯曲、扭转刚度、模态、碰撞的结构性能。
步骤五、生成优化的断面整车模型；
所述步骤五的具体方法如下：
依据试验矩阵和性能计算结果搭建断面优化代理模型，通过模拟退火法求取代理模型的最优解集，并且从最优解集中选取合适的变量组合进行断面方案验算，确定最终断面的优化方案。
步骤六、综合所有断面优化后的结果，评估结构性能。
实施例
以后滑移门上纵梁断面为例。
步骤一、依据参考数据建立整车参数化模型；
步骤二、依据造型CAS数据进行参数化模型更新
步骤三、参阅图2和图3，后滑移门上滑轨可采用滑道垂向布置或滑道横向布置，针对两种结构形式，该处断面结构差异较大，因此针对此两种断面结构形式进行整车性能评估，两种断面结构如图2和图3所示，滑轨垂向布置断面为断面1，滑轨横向布置断面为断面2；
通过对比扭转刚度性能，在该车型结构中，采用滑轨垂向布置的断面1性能更为优越，进一步对断面1结构进行断面结构形式优化，得到断面1-1。
参阅图4和图5，针对选定断面进行断面方案优化。
步骤四、参阅图6，依据结构位置及限制因素将断面1-1断面上设置2个变量，分别为变量1和变量2。变化方向为垂向变化，通过变量1的变化实现断面上腔体高度H1的变化，通过变量2的变化实现整个断面高度H2的变化。变量1变量变化范围为[-5mm，+5mm]，变量2变量变化范围为[-5mm，+5mm]。
步骤五、通过搭建代理模型，寻求最优解为Var1＝-5mm，Var2＝-3mm，扭转刚度性能提升0.6％。
步骤六、综合整车其他位置断面结构的优化结果，形成整车断面优化的结构，扭转刚度性能提升5.4％。
综上，本发明在造型阶段，基于参数化模型，实现了基于三维模型的断面方案优化，保证仿真精度，并可详细表达三维结构，在造型阶段即可有效提升和优化断面方案。
本发明在车身造型设计阶段进行车身断面结构对整车性能的控制，保证了车身架构的合理性，提升了产品性能，缩短了开发周期，提升了结构轻量化水平。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种车身造型阶段进行车身断面结构优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、建立整车参数化模型；
步骤二、更新参数化模型；
步骤三、提取整车典型位置断面，判断每个断面是否需要进行多断面方案对比，如果某断面存在多种断面几何拓扑形式满足设计要求，则执行步骤二，通过计算不同几何拓扑形式性能，选取更优的断面方案后，执行步骤四，若只有一个断面方案，则执行步骤四；
步骤四、设计断面进行尺寸优化的试验矩阵；
步骤五、生成优化的断面整车模型；
步骤六、综合所有断面优化后的结果，评估结构性能。
2.根据权利要求1所述的一种车身造型阶段进行车身断面结构优化方法，其特征在于，所述步骤一的具体方法如下：
所述参数化模型是基于产品的平台车型和对标车型结构数据，搭建整车参数化车身模型，并且能够通过改变参数实现车身结构变化。
3.根据权利要求1所述的一种车身造型阶段进行车身断面结构优化方法，其特征在于，所述步骤二的具体方法如下：
所述参数化模型是依据造型CAS数据及断面数据，并通过控制模型参数进行结构更新，以获得新产品造型下的车身结构模型。
4.根据权利要求1所述的一种车身造型阶段进行车身断面结构优化方法，其特征在于，所述步骤四的具体方法如下：
依据总布置、人机、造型、零件生产工艺的要求和断面可变位置制定断面参数变量数量及变量变化范围，采用优化的拉丁超立方方法进行试验矩阵设计，生成样本空间；并且根据样本空间的变量组合，通过控制参数化模型中的对应变量参数实现结构变更，生成样本点网格数据，计算整车弯曲、扭转刚度、模态、碰撞的结构性能。
5.根据权利要求1所述的一种车身造型阶段进行车身断面结构优化方法，其特征在于，所述步骤五的具体方法如下：
依据试验矩阵和性能计算结果搭建断面优化代理模型，通过模拟退火法求取代理模型的最优解集，并且从最优解集中选取合适的变量组合进行断面方案验算，确定最终断面的优化方案。
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