CN114861308A - 一种基于cae模型白车身扭转刚度优化方法 - Google Patents

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王建勋
于家俊
肖璇
梅红伟
毕思刚
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Abstract

本发明涉及一种基于CAE模型白车身扭转刚度优化方法，根据白车身设计数据创建白车身总成CAE模型；使用白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度；将所述白车身扭转刚度与预定扭转刚度进行比对；若所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度，则不优化；若所述白车身扭转刚度小于预定扭转刚度则按照贡献量依次增加料厚，重复创建白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度，直至所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度；通过仿真手段准确识别白车身结构薄弱位置，综合考虑贡献量和性价比针对性优化，缩短开发周期降低开发成本，提升产品竞争力。

Description

一种基于CAE模型白车身扭转刚度优化方法
技术领域
本发明涉及计算机辅助工程技术及汽车研发领域，提供了一种基于CAE模型白车身扭转刚度优化方法。
背景技术
乘用车车身通常采用承载式车身设计，车身几乎承受了车辆使用过程中的所有载荷，因此车身必须有足够的刚度和强度来保证整车的使用需求。
白车身弯扭刚度是评判白车身性能的重要指标，白车身扭转刚度对整车操作稳定性、平顺性、NVH性能有重要影响，如果白车身扭转刚度太低，导致白车身在使用中承载能力不达标，刚度不足将噪声振动问题严重，白车身较大的变形也将导致白车身与车门，发动机舱盖等覆盖件不匹配，致使密封性能变差，甚至影响正常使用，多次大变形还容易对白车身造成疲劳破坏。
由于白车身结构相对比较复杂，在优化白车身扭转刚度过程中，通常会参考现有车型新增加强结构或者提升零件料厚，由于不同车型整体框架结构有一定差异，一个车型的优化方案在另一车型上未必实用，这种优化方法效率较低且效果较差，而且由于没有准确识别该车型的结构薄弱位置，这种优化方法通常会增加较多的新结构和零件料厚，导致整车的成本、重量、油耗增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于CAE模型白车身扭转刚度优化方法，通过仿真手段准确识别白车身结构薄弱位置，综合考虑贡献量和性价比，针对性优化，高效率、高效果的提升白车身扭转刚度，缩短开发周期降低开发成本，提升产品竞争力。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种基于CAE模型白车身扭转刚度优化方法，包括如下步骤：
根据白车身设计数据创建白车身总成CAE模型；
使用白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度；
将所述白车身扭转刚度与预定扭转刚度进行比对；
若所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度，则不优化；
若所述白车身扭转刚度小于预定扭转刚度，则计算白车身零件对扭转刚度的贡献量；
对贡献量最高零件增加料厚，再次创建白车身总成CAE模型，
使用再次创建白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度；
将所述白车身扭转刚度与预定扭转刚度进行比对；
若所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度，则不优化；
若所述白车身扭转刚度小于预定扭转刚度，则进行贡献量第二高零件增加料厚，再次创建白车身总成CAE模型；
使用再次创建白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度；
将所述白车身扭转刚度与预定扭转刚度进行比对；
若所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度，则不优化；
若所述白车身扭转刚度小于预定扭转刚度，则进行贡献量第三高零件增加料厚，再次创建白车身总成CAE模型；
使用再次创建白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度；
将所述白车身扭转刚度与预定扭转刚度进行比对；
若所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度，则不优化；
若所述白车身扭转刚度小于预定扭转刚度，则按照贡献量依次增加料厚，重复创建白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度，直至所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度。
作为本发明更优的技术方案，所述的零件料厚变化范围为±20％以内。
作为本发明更优的技术方案，所述的计算白车身全部零件对扭转刚度的贡献量具体为：以零件料厚作为设计变量分析扭转刚度的灵敏度，将白车身零件相对扭转刚度的灵敏度排序，灵敏度最大即为贡献量最高。
作为本发明更优的技术方案，使用白车身总成CAE模型白车身扭转刚度具体为：在白车身总成CAE模型的左前纵梁上选取第一前测点，第一前测点的X向坐标值等于左前减震器座上力偶加载点的X向坐标值；
在白车身总成CAE模型的右前纵梁上选取第二前测点，第二前测点的X向坐标值等于右前减震器座上力偶加载点的X向坐标值；
在白车身总成CAE模型的左后纵梁上选取第一后测点，第一后测点的X向坐标值等于左后减震器约束点的X向坐标值；
在白车身总成CAE模型的右后纵梁上选取第二后测点，第二后测点的X向坐标值等于右后减震器约束点的X向坐标值；
根据公式
Figure BDA0003627601030000031
其中，KT为扭转刚度，单位为N*M/deg；T为扭矩，所述扭矩与所述力偶的力偶矩相等，单位为N*M；前测角αfront＝(ΔZ1-ΔZ2)/Y1，单位为弧度rad；后测角αrear＝(ΔZ3-ΔZ4)/Y2，单位为弧度rad；ΔZ1为第一前测点的Z向位移值；ΔZ2为第二前测点的Z向位移值；ΔZ3为第一后测点的Z向位移值；ΔZ4为第二后测点的Z向位移值；Y1为第一前测点与第二前测点的Y向距离；Y2为第一后测点和第二后测点的Y向距离。
作为本发明更优的技术方案，所述的CAE线性求解器软件为Nastran软件。
有益效果：
本发明提供的白车身扭转刚度优化方法，从根本上解决传统优化方法效率低、效果差的问题，利用CAE手段识别白车身整体结构的薄弱位置，在薄弱位置加强结构，，综合考虑贡献量和性价比，针对性制定优化方案，高效率、高效果的提升白车身扭转刚度，缩短开发周期，降低开发成本和提升产品竞争力。
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为本发明白车身扭转刚度优化方法示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。
实施例1
如图1所示，一种基于CAE模型白车身扭转刚度优化方法，包括如下步骤：
根据白车身设计数据创建白车身总成CAE模型；
使用白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度；
将所述白车身扭转刚度与预定扭转刚度进行比对；
若所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度，则不优化；
若所述白车身扭转刚度小于预定扭转刚度，则计算白车身零件对扭转刚度的贡献量；
对贡献量最高零件增加料厚，再次创建白车身总成CAE模型，
使用再次创建白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度；
将所述白车身扭转刚度与预定扭转刚度进行比对；
若所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度，则不优化；
若所述白车身扭转刚度小于预定扭转刚度，则进行贡献量第二高零件增加料厚，再次创建白车身总成CAE模型；
使用再次创建白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度；
将所述白车身扭转刚度与预定扭转刚度进行比对；
若所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度，则不优化；
若所述白车身扭转刚度小于预定扭转刚度，则进行贡献量第三高零件增加料厚，再次创建白车身总成CAE模型；
使用再次创建白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度；
将所述白车身扭转刚度与预定扭转刚度进行比对；
若所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度，则不优化；
若所述白车身扭转刚度小于预定扭转刚度，则按照贡献量依次增加料厚，重复创建白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度，直至所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度。
在一些实施例中，所述的零件料厚变化范围为±20％以内。
在一些实施例中，所述的计算白车身全部零件对扭转刚度的贡献量具体为：以零件料厚作为设计变量分析扭转刚度的灵敏度，将白车身零件相对扭转刚度的灵敏度排序，灵敏度最大即为贡献量最高。
在一些实施例中，使用白车身总成CAE模型白车身扭转刚度具体为：在白车身总成CAE模型的左前纵梁上选取第一前测点，第一前测点的X向坐标值等于左前减震器座上力偶加载点的X向坐标值；
在白车身总成CAE模型的右前纵梁上选取第二前测点，第二前测点的X向坐标值等于右前减震器座上力偶加载点的X向坐标值；
在白车身总成CAE模型的左后纵梁上选取第一后测点，第一后测点的X向坐标值等于左后减震器约束点的X向坐标值；
在白车身总成CAE模型的右后纵梁上选取第二后测点，第二后测点的X向坐标值等于右后减震器约束点的X向坐标值；
根据公式
Figure BDA0003627601030000051
其中，KT为扭转刚度，单位为N*M/deg；T为扭矩，所述扭矩与所述力偶的力偶矩相等，单位为N*M；前测角αfront＝(ΔZ1-ΔZ2)/Y1，单位为弧度rad；后测角αrear＝(ΔZ3-ΔZ4)/Y2，单位为弧度rad；ΔZ1为第一前测点的Z向位移值；ΔZ2为第二前测点的Z向位移值；ΔZ3为第一后测点的Z向位移值；ΔZ4为第二后测点的Z向位移值；Y1为第一前测点与第二前测点的Y向距离；Y2为第一后测点和第二后测点的Y向距离。
在一些实施例中，所述的CAE线性求解器软件为Nastran软件。
本发明提供的优化方法得出零件料厚和扭转刚度最优对应关系，降低开发成本和提升产品竞争力
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种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。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种基于CAE模型白车身扭转刚度优化方法，其特征在于：包括如下步骤：
根据白车身设计数据创建白车身总成CAE模型；
使用白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度；
将所述白车身扭转刚度与预定扭转刚度进行比对；
若所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度，则不优化；
若所述白车身扭转刚度小于预定扭转刚度，则计算白车身零件对扭转刚度的贡献量；
对贡献量最高零件增加料厚，再次创建白车身总成CAE模型，
使用再次创建白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度；
将所述白车身扭转刚度与预定扭转刚度进行比对；
若所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度，则不优化；
若所述白车身扭转刚度小于预定扭转刚度，则进行贡献量第二高零件增加料厚，再次创建白车身总成CAE模型；
使用再次创建白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度；
将所述白车身扭转刚度与预定扭转刚度进行比对；
若所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度，则不优化；
若所述白车身扭转刚度小于预定扭转刚度，则进行贡献量第三高零件增加料厚，再次创建白车身总成CAE模型；
使用再次创建白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度；
将所述白车身扭转刚度与预定扭转刚度进行比对；
若所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度，则不优化；
若所述白车身扭转刚度小于预定扭转刚度，则按照贡献量依次增加料厚，重复创建白车身总成CAE模型计算白车身扭转刚度，直至所述白车身扭转刚度大于预定扭转刚度。
2.如权利要求1所述的一种基于CAE模型白车身扭转刚度优化方法，其特征在于：所述的零件料厚变化范围为±20％以内。
3.如权利要求1所述的一种基于CAE模型白车身扭转刚度优化方法，其特征在于，所述的计算白车身全部零件对扭转刚度的贡献量具体为：以零件料厚作为设计变量分析扭转刚度的灵敏度，将白车身零件相对扭转刚度的灵敏度排序，灵敏度最大即为贡献量最高。
4.如权利要求1所述的一种基于CAE模型白车身扭转刚度优化方法，其特征在于，使用白车身总成CAE模型白车身扭转刚度具体为：
在白车身总成CAE模型的左前纵梁上选取第一前测点，第一前测点的X向坐标值等于左前减震器座上力偶加载点的X向坐标值；
在白车身总成CAE模型的右前纵梁上选取第二前测点，第二前测点的X向坐标值等于右前减震器座上力偶加载点的X向坐标值；
在白车身总成CAE模型的左后纵梁上选取第一后测点，第一后测点的X向坐标值等于左后减震器约束点的X向坐标值；
在白车身总成CAE模型的右后纵梁上选取第二后测点，第二后测点的X向坐标值等于右后减震器约束点的X向坐标值；
根据公式
Figure FDA0003627601020000021
其中，KT为扭转刚度，单位为N*M/deg；T为扭矩，所述扭矩与所述力偶的力偶矩相等，单位为N*M；前测角αfront＝(ΔZ1-ΔZ2)/Y1，单位为弧度rad；后测角αrear＝(ΔZ3-ΔZ4)/Y2，单位为弧度rad；ΔZ1为第一前测点的Z向位移值；ΔZ2为第二前测点的Z向位移值；ΔZ3为第一后测点的Z向位移值；ΔZ4为第二后测点的Z向位移值；Y1为第一前测点与第二前测点的Y向距离；Y2为第一后测点和第二后测点的Y向距离。
5.如权利要求4所述的一种基于CAE模型白车身扭转刚度优化方法，其特征在于：所述的CAE线性求解器软件为Nastran软件。
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