CN112182740A - 一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法 - Google Patents

一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了了一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法，属于汽车技术领域，该门槛断面优化包括：首先建立整车参数化模型，然后计算参数化模型基础车身扭转刚度数值，并将基础车身扭转刚度值作为约束值，然后选取适当的优化变量，并且根据实际空间以及冲压工艺的可实现性确定变量范围，最终在样本里选取质量最低且车身扭转刚度值不低于基础车身扭转刚度值得变量值，即可实现在不影响车身扭转刚度性能的前提下对车身进行轻量化分析。采用本发明的优化方法可解决门槛的轻量化问题，优化后的结构按照门槛抗扭性能最佳进行结构设计，在满足不影响车身扭转刚度的前提下，实现结构的轻量化设计。

Description

一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法。
背景技术
目前针对车身门槛结构已有一些研究，但都是基于侧碰等工况研究将“口”字型结构改为“日”字型结构，或增加加强板数量来达到增加门槛腔体数量进而满足碰撞等要求，但并未对门槛加强板的具体结构、形状、曲率等进行优化及轻量化分析。
近年来随着能源的紧缺、国六排放标准的实施，为响应国家号召，汽车轻量化显得尤为重要，做轻量化分析的前提是要考虑实际的可实用性，而门槛加强板属于门槛腔内结构，其具体形状曲率变化等不影响车身造型，只需考虑冲压工艺的可实现性即可，因而本发明基于断面优化手段，以车身扭转刚度性能不变为前提，优化不影响造型的门槛加强板断面结构，进而达到车身轻量化的目的。
发明内容
针对现有技术中存在的车身门槛结构只有门槛内板及外板的焊接位置、门槛加强板的有无、门槛加强板的多少以及门槛与侧围外板的连接方式，并未采用断面优化手段对不影响造型的门槛加强板结构进行降重优化等问题，本发明提供了一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法，该门槛断面优化包括：首先建立整车参数化模型，然后计算参数化模型基础车身扭转刚度数值，并将基础车身扭转刚度值作为约束值，然后选取适当的优化变量，并且根据实际空间以及冲压工艺的可实现性确定变量范围，最终在样本里选取质量最低且车身扭转刚度值不低于基础车身扭转刚度值得变量值，即可实现在不影响车身扭转刚度性能的前提下对车身进行轻量化分析。采用本发明的优化方法可解决门槛的轻量化问题，优化后的结构按照门槛抗扭性能最佳进行结构设计，在满足不影响车身扭转刚度的前提下，实现结构的轻量化设计。
本发明通过如下技术方案实现：
一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法，具体包括如下步骤：
步骤一：将现有白车身有限元网格数据导入参数化建模软件 (SFE)中，应用SFE软件通过搭建BEAM、JOINT结构组成白车身参数化模型；在SFE软件中对白车身参数化模型进行分网生成可由 Hypermesh进行前处理的有限元模型，在Hypermesh软件中施加载荷，按照扭转刚度的分析标准计算获得参数化基础模型车身扭转刚度值，将参数化基础模型车身扭转刚度值作为基准值；
步骤二:在参数化模型中，选取整条门槛加强板的BASESECTION 设置优化变量，其中变量设置在门槛加强板每个BASESECTION的拐点处；
步骤三：根据实际空间以及冲压工艺的可实现性确定变量范围；
步骤四：根据变量范围生成离散样本点，计算得到每个样本点的扭转刚度值，最终在样本里选取质量最低且车身扭转刚度值不低于步骤一所得基础车身扭转刚度值的变量值；
步骤五：在参数化模型中输入相应的变量值，即可得到优化后的门槛结构。
所述步骤一中BEAM为在SFE软件中搭建的梁结构，JOINT为连接梁与梁之间的接头，通过梁与接头即可搭建整车参数化模型。
所述步骤二中的BASESECTION为在SFE软件中搭建BEAM结构所创建的断面结构。
所述步骤二中选取10个优化变量：P1点沿Y向左、P2点沿Z向向上、P2点沿Z向向下、P2点沿Y向向左、P2点沿Y向向右、P3点沿Z向向上、P3点沿Z向向下、P3点沿Y向向左、P3点沿Y向向右、 P4点沿Y向左。
所述步骤三中实际空间为门槛加强板不与门槛外板穿透干涉的位置。
所述步骤三中冲压工艺的可实现性为冲压拔模角度不小于15°。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明优化的位置是不影响造型的门槛加强板结构，优化后的结构满足实际生产需求，即优化结构可以体现在实车上，进而达到降低车身质量的目的。
本发明的优化方法以车身扭转刚度不变或略有提高为依据，选取车身质量最小样本点，将相应变量值输入到参数化模型中，即可得到经过断面优化后的门槛结构。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法的变量位置示意图；
图2为本发明的一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法优化后的门槛结构示意图；
图3为本发明流程示意图。
具体实施方式
为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
实施例1
如图3所示，以某款SUV门槛结构优化为例
一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法，具体步骤如下：
步骤一：将现有白车身有限元网格数据导入SFE中，应用SFE软件搭建白车身参数化模型。在SFE软件中对参数化白车身进行分网生成可由Hypermesh进行前处理的有限元模型，在Hypermesh软件中施加载荷，按照扭转刚度的分析标准计算获得参数化基础模型车身扭转刚度值，将参数化基础模型车身扭转刚度值作为基准值。
步骤二:在参数化模型中，选取整条门槛加强板的BASESECTION 设置优化变量，其中变量设置在门槛加强板每个BASESECTION的拐点处：P1点沿Y向左、P2点沿Z向向上、P2点沿Z向向下、P2点沿Y 向向左、P2点沿Y向向右、P3点沿Z向向上、P3点沿Z向向下、P3 点沿Y向向左、P3点沿Y向向右、P4点沿Y向左，具体见附图1。
步骤三：根据实际空间(即门槛加强板不能与门槛外板穿透干涉) 以及冲压工艺的可实现性(即冲压拔模角度不小于15°)确定变量范围： P1y[-5,0],P2z[-30,10],P2y[-10,30],P3z[-10,30],P3y[-10,30],P 4y[-5,0]。
步骤四：根据变量范围生成离散样本点，分析得到每个样本点的扭转刚度值，最终在样本里选取质量最低且车身扭转刚度值不低于步骤一所得基础车身扭转刚度值的变量值，其中P1y：-3.2；P2z：-19.6； P2y：23.6；P3z：22.5；P3y：21.4；P4y：-3.8变量组合得到质量最低且车身扭转刚度大于基础值，优化后的门槛加强板呈开口较大的 C形结构，并且满足生产工艺条件，具体结构见图2。经本方法优化后门槛结构可提升扭转刚度58Nm/°，质量降低3.1kg。
如图2所示，采用本发明的优化方法优化后的门槛结构，由位于车外侧的侧围外板、位于中间的门槛强板以及位于车内侧的门槛内板组成，其中门槛加强板结构呈开口较大的C形结构，上述断面优化是以不影响车身扭转刚度性能为约束，以参数化模型中SECTION节点变化为变量，以车身质量最小为目标进行的断面优化。在以身扭转刚度性能不变或略有提升为前提，寻找满足该要求且质量最低的结构，进而达到轻量化的目的。上述变量范围是根据空间范围以及冲压工艺的可实现性来确定的，即优化后的门槛结构是满足车间生产装配等工艺要求可以实际生产的。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法，其特征在于，该门槛断面优化包括：首先建立整车参数化模型，然后计算参数化模型基础车身扭转刚度数值，并将基础车身扭转刚度值作为约束值，然后选取适当的优化变量，并且根据实际空间以及冲压工艺的可实现性确定变量范围，最终在样本里选取质量最低且车身扭转刚度值不低于基础车身扭转刚度值得变量值，即可实现在不影响车身扭转刚度性能的前提下对车身进行轻量化分析。
2.如权利要求1所述的一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤一：将现有白车身有限元网格数据导入参数化建模软件(SFE)中，应用SFE软件通过搭建BEAM、JOINT结构组成白车身参数化模型；在SFE软件中对白车身参数化模型进行分网生成可由Hypermesh进行前处理的有限元模型，在Hypermesh软件中施加载荷，按照扭转刚度的分析标准计算获得参数化基础模型车身扭转刚度值，将参数化基础模型车身扭转刚度值作为基准值；
步骤二:在参数化模型中，选取整条门槛加强板的BASESECTION设置优化变量，其中变量设置在门槛加强板每个BASESECTION的拐点处；
步骤三：根据实际空间以及冲压工艺的可实现性确定变量范围；
步骤四：根据变量范围生成离散样本点，计算得到每个样本点的扭转刚度值，最终在样本里选取质量最低且车身扭转刚度值不低于步骤一所得基础车身扭转刚度值的变量值；
步骤五：在参数化模型中输入相应的变量值，即可得到优化后的门槛结构。
3.如权利要求2所述的一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法，其特征在于，所述步骤一中BEAM为在SFE软件中搭建的梁结构，JOINT为连接梁与梁之间的接头，通过梁与接头即可搭建整车参数化模型。
4.如权利要求2所述的一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法，其特征在于，所述步骤二中的BASESECTION为在SFE软件中搭建BEAM结构所创建的断面结构。
5.如权利要求2所述的一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法，其特征在于，所述步骤二中选取10个优化变量：P1点沿Y向左、P2点沿Z向向上、P2点沿Z向向下、P2点沿Y向向左、P2点沿Y向向右、P3点沿Z向向上、P3点沿Z向向下、P3点沿Y向向左、P3点沿Y向向右、P4点沿Y向左。
6.如权利要求2所述的一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法，其特征在于，所述步骤三中实际空间为门槛加强板不与门槛外板穿透干涉的位置。
7.如权利要求2所述的一种基于参数化模型断面的门槛结构的优化方法，其特征在于，所述步骤三中冲压工艺的可实现性为冲压拔模角度不小于15°。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113468673A (zh) * 2021-07-20 2021-10-01 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

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11303920A (ja) * 1998-04-22 1999-11-02 Kayaba Ind Co Ltd 減衰力可変ショックアブソーバのアクチュエータ構造
JP2014169035A (ja) * 2013-03-04 2014-09-18 Clean Craft:Kk 自動車の車体構造
CN106844874A (zh) * 2016-12-27 2017-06-13 苏州奥杰汽车技术股份有限公司 一种基于灵敏度与cae分析的全铝车身轻量化设计方法
CN106919767A (zh) * 2017-03-09 2017-07-04 江铃汽车股份有限公司 汽车白车身轻量化分析方法
CN108804857A (zh) * 2018-07-30 2018-11-13 上海思致汽车工程技术有限公司 一种车身轻量化设计方法
CN109255141A (zh) * 2017-12-18 2019-01-22 湖南大学 一种汽车车身正向概念设计截面形状优化方法
CN109977460A (zh) * 2019-02-14 2019-07-05 中国第一汽车股份有限公司 一种基于车身断面参数化的多目标优化设计方法
KR102023469B1 (ko) * 2019-04-02 2019-09-20 이재명 차체 부품 제조 시스템
CN110377952A (zh) * 2019-06-13 2019-10-25 潍柴动力股份有限公司 客车底架轻量化设计的cae分析方法及分析系统
CN110532584A (zh) * 2019-06-04 2019-12-03 南京依维柯汽车有限公司 一种基于相对灵敏度的非承载式白车身轻量化方法
CN110910039A (zh) * 2019-12-02 2020-03-24 安徽江淮汽车集团股份有限公司 车身断面评价参数生成、优化方法、优化装置和存储介质
CN111125946A (zh) * 2019-12-02 2020-05-08 重庆长安汽车股份有限公司 一种基于mdo技术的上车体结构优化方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11303920A (ja) * 1998-04-22 1999-11-02 Kayaba Ind Co Ltd 減衰力可変ショックアブソーバのアクチュエータ構造
JP2014169035A (ja) * 2013-03-04 2014-09-18 Clean Craft:Kk 自動車の車体構造
CN106844874A (zh) * 2016-12-27 2017-06-13 苏州奥杰汽车技术股份有限公司 一种基于灵敏度与cae分析的全铝车身轻量化设计方法
CN106919767A (zh) * 2017-03-09 2017-07-04 江铃汽车股份有限公司 汽车白车身轻量化分析方法
CN109255141A (zh) * 2017-12-18 2019-01-22 湖南大学 一种汽车车身正向概念设计截面形状优化方法
CN108804857A (zh) * 2018-07-30 2018-11-13 上海思致汽车工程技术有限公司 一种车身轻量化设计方法
CN109977460A (zh) * 2019-02-14 2019-07-05 中国第一汽车股份有限公司 一种基于车身断面参数化的多目标优化设计方法
KR102023469B1 (ko) * 2019-04-02 2019-09-20 이재명 차체 부품 제조 시스템
CN110532584A (zh) * 2019-06-04 2019-12-03 南京依维柯汽车有限公司 一种基于相对灵敏度的非承载式白车身轻量化方法
CN110377952A (zh) * 2019-06-13 2019-10-25 潍柴动力股份有限公司 客车底架轻量化设计的cae分析方法及分析系统
CN110910039A (zh) * 2019-12-02 2020-03-24 安徽江淮汽车集团股份有限公司 车身断面评价参数生成、优化方法、优化装置和存储介质
CN111125946A (zh) * 2019-12-02 2020-05-08 重庆长安汽车股份有限公司 一种基于mdo技术的上车体结构优化方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113468673A (zh) * 2021-07-20 2021-10-01 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

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