CN115544746A - 一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法及系统，其包括以下步骤：获取目标副车架的性能指标对应的目标数值，所述性能指标包括线性强度、线性疲劳、简化型模态、线性刚度和线性碰撞性能；利用目标副车架的周边布置数据，创建3D设计空间；结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，建立模拟副车架；进行拓扑优化，得到整体设计力传递路径，以及新的模拟副车架和新的目标数值，对该目标数值进行解读，得到新的整体设计力传递路径和初版3D模型。由于重新定义了影响副车架设计的性能指标，在前期可以忽略局部结构造成的引力集中，更关注于整体框架结构的寻找，减少不需要的多余结构，还为后期进行局部结构的寻找和优化提供优化方向。

Description

一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法及系统

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，特别涉及一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法及系统。

背景技术

随着国家对节能减排要求的提高及汽车行业竞争的加剧，如何应用先进的结构设计技术对汽车车架进行结构设计，实现车架的减重轻量化，并满足NVH、碰撞和强度耐久属性的要求，从而提升产品竞争力，成为未来汽车主机厂生存的关键因素之一。

在一些相关技术中，汽车高端乘用车前后副车架一般是铝制副车架，开发过程一般由设计工程师根据对标车型CAD模型根据经验沿用修改而来，然后由各属性如NVH，强度耐久，碰撞分别验证，提出优化方向，迭代一直到满足性能目标；由于根据对标车型CAD模型为基础开发设计而成，导致迭代周期长，容易反复计算(设计冗余过多)，最终设计出来的铝制副车架结构成熟度不高，不与车架周围设备匹配，并且重量重和成本高的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法及系统，以解决相关技术中由于根据对标车型CAD模型为基础开发设计而成，其迭代周期长，设计冗余过多，并且最终设计出来的铝制副车架结构重量重的问题。

第一方面，提供了一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，其包括以下步骤：

获取目标副车架的性能指标对应的目标数值，所述性能指标包括线性强度、线性疲劳、简化型模态、线性刚度和线性碰撞性能；

利用目标副车架的周边布置数据，创建3D设计空间；

结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在所述3D设计空间内建立模拟副车架；

结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化，得到整体设计力传递路径，以及新的模拟副车架和新的目标数值，对该模拟副车架和目标数值进行解读，并基于得到的解读结果，对该整体设计力传递路径进行优化，得到新的整体设计力传递路径；

将新的整体设计力传递路径以及所述解读结果，作为初版3D数据，并建立初版3D模型。

一些实施例中，定义性能指标的具体步骤如下：

线性强度为：利用整体结构柔度指标将非线性工况下副车架各个接附点的强度计算转化为线性工况的强度计算，以使线性强度代表非线性工况和线性工况下的副车架的强度；

线性碰撞性能为：将副车架的非线性碰撞结果转化为线性碰撞结果，并将与非线性碰撞结果对标吻合度在80％以上的线性碰撞结果作为线性碰撞性能；

线性刚度，其包括接附点刚度和动刚度；接附点刚度通过建立1/2有限元悬架模型，并关联悬架KC指标中的纵向力/横向力/回正力矩三个方向的柔度目标定义，在1/2有限元悬架模型加载CAE分析柔度，并将柔度作为接附点刚度；

简化型模态，其包括一阶弯曲模态和一阶扭转模态；一阶弯曲模态包括弯曲刚度，一阶扭转模态包括扭转刚度定；弯曲刚度定义为绕副车架Y轴的弯曲以及副车架X轴的弯曲；扭转刚度定义为副车架前后左右四个角落的扭转形态刚度。

一些实施例中，在根据所述初版3D数据建立初版3D模型之后，还包括以下步骤：

对所述初版3D模型进行CAE线性校核，并记录第一结果；

对所述初版3D模型进行CAE非线性校核，并记录第二结果；

将第一结果和第二结果进行对标关联，若关联度超过80％以上，则所述初版3D模型符合要求；

否则，调整所述性能指标的目标数值，重复结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在所述3D设计空间内建立模拟副车架；结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化，得到整体设计力传递路径，以及新的模拟副车架和新的目标数值，对该目标数值进行解读，并基于得到的解读结果，对该整体设计力传递路径进行优化，得到新的整体设计力传递路径；将新的整体设计力传递路径以及所述解读结果，作为初版3D数据，并建立初版3D模型的步骤；直到第一结果和第二结果关联度超过80％以上为止。

一些实施例中，在所述初版3D模型符合要求之后，进行以下步骤：

创建局部设计空间，创建基于局部空间的优化模型；

将符合要求初版3D模型的对应的性能指标的目标数值作为变量的目标输入，利用该优化模型进行拓扑优化：

对优化后的结果进行解读，得到所述初版3D模型的局部设计力传递路径。

一些实施例中，根据所述初版3D模型和所述局部设计力传递路径，并输入尺寸与形貌设计变量，创建临时3D模型；

通过调用实际求解器对临时3D模型进行DOE拟合响应面计算优化，最终得到终版结构3D模型。

一些实施例中，在建立初版3D模型创建完毕后，将简化型模态计算的弯曲刚度和扭转刚度替换为模态频率。

一些实施例中，结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在所述3D设计空间内建立模拟副车架，具体包括以下步骤：

基于初始车架的结构，建立第一设计优化空间，并利用该第一设计优化空间，判断初始车架的结构可能的冗余部分；

基于第一设计优化空间以及初始副车架空腔部分填充得到第二设计优化空间；

基于第二设计优化空间往外扩张直到周边布置空间不再允许，得到第三设计优化空间；

基于第三设计优化空间，并结合所述性能指标、目标数值和制造工艺进行得到模拟副车架。

一些实施例中，对该模拟副车架和目标数值进行解读，包括以下步骤：

对单一工况下每个性能指标的优化结果解读，以找到每个性能指标材料的最佳布置情况；

同时利用重量分布分析，解读出在三维XYZ空间内，对每个性能指标影响比较大的空间材料，以及每个性能指标对应的最优设计力传递路径；

获取所有所有工况的解读结果进行复合解读，以确定占主导作用的性能指标，并确定出工程意义的片体型面或者框架中心线，并在新的模拟副车架中创建对应的线框模型和型面大面；

结合制造工艺，确定型材、空腔铸造和拔模铸造的具体区域，以及各个区域的连接方式。

一些实施例中，在结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化之前，还包括以下步骤：

对于模拟副车架的框架结构比较明显的结构，设置工艺约束；对于型面比较明显的结构，设置大面约束。

第二方面，提供了一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计系统，其包括：

第一模块，其用于获取目标副车架的性能指标对应的目标数值，所述性能指标包括线性强度、线性疲劳、简化型模态、线性刚度和线性碰撞性能；

第二模块，其用于利用目标副车架的周边布置数据，创建3D设计空间；

第三模块，其用于结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在所述3D设计空间内建立模拟副车架；

第四模块，其用于结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化，得到整体设计力传递路径，以及新的模拟副车架和新的目标数值，对该目标数值进行解读，并基于得到的解读结果，对该整体设计力传递路径进行优化，得到新的整体设计力传递路径；

第五模块，其用于将新的整体设计力传递路径以及所述解读结果，作为初版3D数据，并建立初版3D模型。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法及系统，由于重新定义了影响副车架设计的性能指标，整体上进行线性的分析得到整体的设计力传递路径，然后在此基础之上可进行局部的优化，这些重新定义的性能指标，在前期可以忽略局部结构造成的引力集中，更关注于整体框架结构的寻找，可寻找出最为合适的结构，减少不需要的多余结构，还为后期进行局部结构的寻找和优化提供优化方向，最终得到副车架结构；正是由于这些性能指标的定义使得设计过程减少冗余，并且计算迭代周期短，上述的步骤使得某副车架的减重3.5kg，副车架的NVH，碰撞，强度耐久属性均满足目标要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法大致流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在传统副车架设计中，主要有以下的原因导致设计迭代周期长，设计冗余过多，具体为：

1、刚度设计主要是参考成熟车型，并不清楚为什么，容易造成冗余，或者不足；

2、传统的设计未在设计初期考虑碰撞工况对副车架结构设计力的传递路径要求，由于碰撞是极度非线性工况，难以进行设计和计算。

3、由于疲劳不仅与副车架整体结构传递路径有关，而且与局部结构也有非常大的关系，传统设计未考虑。

正是由于以上的设计中的存在因素导致设计其迭代周期长，设计冗余过多，并且最终设计出来的铝制副车架结构重量重的问题。故而提出了一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法。

本申请实施例提供了一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，以解决相关技术中由于根据对标车型CAD模型为基础开发设计而成，其迭代周期长，设计冗余过多，并且最终设计出来的铝制副车架结构重量重的问题。

一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，其包括以下步骤：

获取目标副车架的性能指标对应的目标数值，性能指标包括线性强度、线性疲劳、简化型模态、线性刚度和线性碰撞性能；

利用目标副车架的周边布置数据，创建3D设计空间；利用副车架周边布置的数据，包括车身，发动机/电机，排气，机仓附件等，创建完整的3D设计空间，3D设计空间需要具备一定的可行性，设计空间代表了副车架可以在此空间占用此空间，后续副车架的真实设计也将在此空间内优化、选择、再优化。

结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在3D设计空间内建立模拟副车架；

结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化，得到整体设计力传递路径，以及新的模拟副车架和新的目标数值，对该模拟副车架和目标数值进行解读，并基于得到的解读结果，对该整体设计力传递路径进行优化，得到新的整体设计力传递路径；其中拓扑优化需要考虑副车架的制造工艺，需要根据副车架制造工艺，如铝铸造，铝挤压，钢管挤压，冲压板式，利用制造方法约束，得到与实际更加匹配的初始结构框架。

将新的整体设计力传递路径以及解读结果，作为初版3D数据，并建立初版3D模型。

通过上述的步骤，重新定义了影响副车架设计的性能指标，整体上线进行线性的分析得到整体的设计力传递路径，然后在此基础之上可进行局部的优化，这些重新定义的性能指标，在前期可以忽略局部结构造成的引力集中，更关注于整体框架结构的寻找，可寻找出最为合适的结构，减少不需要的多余结构，还为后期进行局部结构的寻找和优化提供优化方向，最终得到副车架结构较轻；并且正是由于这些性能指标的定义使得设计过程减少冗余，并且计算迭代周期短。

一些优选的实施例中，定义性能指标的具体步骤如下：

线性强度：由于线性化的参数才能利用拓扑计算进行计算，故利用整体结构柔度指标将非线性工况下副车架各个接附点的强度计算转化为线性工况的强度计算，以使线性强度代表非线性工况和线性工况下的副车架的强度；其中，通过将对目标车架的结构进行分析，获取每一个工况对应的线性强度目标，得到共计11个工况的载荷以及对应的每一个工况的线性化目标，同时额外添加3个电机悬置强度的典型工况，这样在前期可以忽略局部结构造成的引力集中，更关注于整体框架结构的寻找。

线性碰撞性能为：将副车架的非线性碰撞结果转化为线性碰撞结果，并将与非线性碰撞结果对标吻合度在80％以上的线性碰撞结果作为线性碰撞性能；由于碰撞是极度非线性工况，需要利用碰撞线性化技术将碰撞的非线性转化为多个线性工况，从而将碰撞对结构的影响考虑进去。

线性疲劳为：与强度的定义相同，拓扑阶段简化为整体结构柔度指标；

线性刚度，其包括接附点刚度和动刚度；接附点刚度通过建立1/2有限元悬架模型，并关联联悬架KC指标中的纵向力/横向力/回正力矩三个方向的柔度目标定义，在1/2悬架模型加载CAE分析柔度，并将柔度作为接附点刚度；这种正向定义的方式相比传统的直接定义接附点刚度更加有逻辑。

简化型模态，其包括一阶弯曲模态和一阶扭转模态；一阶弯曲模态包括弯曲刚度，一阶扭转模态包括扭转刚度定；通过在整体框架结构寻找阶段模态，将自由度非常大计算时间长的模态优化问题，简化为计算带约束的弯曲刚度与扭转刚度问题，大幅降低计算时间提高效率，弯曲刚度定义为绕副车架Y轴的弯曲以及副车架X轴的弯曲；扭转刚度定义为副车架前后左右四个角落的扭转形态刚度。由于前期拓扑模型的模态计算自由度非常大计算周期长，这里将关注的弯曲模态与扭转模态简化为等效弯曲刚度与扭转刚度的方式。

一些优选的实施例中，结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在3D设计空间内建立模拟副车架，具体包括以下步骤：

基于初始车架的结构，建立第一设计优化空间，并利用该第一设计优化空间，判断初始车架的结构可能的冗余部分，主要考察原结构的冗余空间，使得改动成本最小；

基于第一设计优化空间以及初始副车架空腔部分填充得到第二设计优化空间，则为更进一步在原方案基础上进行修改提供方向；基于第二设计优化空间往外扩张，得到第三设计优化空间；第三设计优化空间可以看到材料的真实布局走向作为创建CAD数模的基础，基于第三设计优化空间，并结合性能指标、目标数值和制造工艺进行得到模拟副车架。从而用递进的方式一共创建三种设计优化空间，可以使得到模拟副车架符合真实情况的安装空间，提高应设计准确性。

一些优选的实施例中，对该模拟副车架和目标数值进行解读，包括以下步骤：

对单一工况下每个性能指标的优化结果解读，以找到每个性能指标材料的最佳布置情况；同时利用重量分布分析，解读出在三维XYZ空间内，对每个性能指标影响比较大的空间材料，以及每个性能指标对应的最优设计力传递路径；

获取所有工况的解读结果，并进行复合解读，以确定占主导作用的性能指标，并确定出工程意义的片体型面或者框架中心线，并在新的模拟副车架中创建对应的线框模型和型面大面；结合制造工艺，确定型材、空腔铸造和拔模铸造的具体区域，以及各个区域的连接方式。

其中工况为车辆实际使用过程中的状况要求，即进行模拟实际的多种工况进行分析。

一些优选的实施例中，在结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化之前，还包括以下步骤：

对于模拟副车架的对于框架结构比较明显的结构，在第3D设计空间内中需要进行设置一些工艺约束，比如沿着框架方向设置中空等。对于型面比较明显的结构，需要设置一些大面约束，比如拔模方向；必要时可以将片体先创建好放到合适位置，从而得到与实际更加匹配的初始结构框架。

一些优选的实施例中，在根据初版3D数据建立初版3D模型之后，还包括以下步骤：

对初版3D模型进行CAE线性校核，并记录第一结果；

对初版3D模型进行CAE非线性校核，并记录第二结果；

将第一结果和第二结果进行对标关联，若关联度超过80％以上，则初版3D模型符合要求；

否则，调整性能指标的目标数值，重复结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在3D设计空间内建立模拟副车架；结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化，得到整体设计力传递路径，以及新的模拟副车架和新的目标数值，对该目标数值进行解读，并基于得到的解读结果，对该整体设计力传递路径进行优化，得到新的整体设计力传递路径；将新的整体设计力传递路径以及解读结果，作为初版3D数据，并建立初版3D模型的步骤；直到第一结果和第二结果关联度超过80％以上为止。

其中CAE校核验证包括刚度验证、碰撞验证，强度验证。将非线性的结果与线性化结果对比，进一步调整第一步的目标设定再次优化再次解读，使得非线性目标与与线性目标进一步关联，关联的目的是观察整体框架是否有进一步迭代优化的空间。校核完成后，初版3D数据所对应的副车架此时副车架重量相比原来模拟副车架减重3.3kg。

其中，在建立初版3D模型创建完毕后，将简化型模态计算的弯曲刚度和扭转刚度替换为模态频率。由于建立初版3D模型之前主要的方式是拓扑优化，而网格单元布满了设计空间，自由度非常的大，计算成本高，因此将考察的扭转模态以及弯曲模态转化为模态频率来进行目标设定。

一些优选的实施例中，在初版3D模型符合要求之后，进行以下步骤：

创建局部设计空间，创建基于局部空间的优化模型；将符合要求初版3D模型的对应的性能指标的目标数值作为变量的目标输入，利用该优化模型进行拓扑优化：对优化后的结果进行解读，得到初版3D模型的局部设计力传递路径。即找到在找到最优加强筋位置后，更新CAD模型进行CAE验算。

根据初版3D模型和局部设计力传递路径，并输入尺寸与形貌设计变量，创建临时3D模型；通过调用实际求解器对临时3D模型进行DOE拟合响应面计算优化，最终得到终版结构3D模型。

具体为，创建尺寸与形貌设计变量，前副车架前横梁以及前端纵梁工艺为挤压，将其壁厚作为设计变量。加强筋的厚度可以创建形貌变量。通过调用实际求解器进行DOE拟合响应面计算优化，最终得到减重3.5kg副车架，NVH，碰撞(前碰，偏置碰)，强度耐久属性均满足的目标的结构。最终通过该方法前副车架减重3.5kg，并且各个属性目标全部满足。

一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计系统，其包括：

第一模块，其用于获取目标副车架的性能指标对应的目标数值，所述性能指标包括线性强度、线性疲劳、简化型模态、线性刚度和线性碰撞性能；

第二模块，其用于利用目标副车架的周边布置数据，创建3D设计空间；

第三模块，其用于结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在所述3D设计空间内建立模拟副车架；

第四模块，其用于结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化，得到整体设计力传递路径，以及新的模拟副车架和新的目标数值，对该目标数值进行解读，并基于得到的解读结果，对该整体设计力传递路径进行优化，得到新的整体设计力传递路径；

第五模块，其用于将新的整体设计力传递路径以及所述解读结果，作为初版3D数据，并建立初版3D模型。

一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，其特征在于：计算机程序被处理器执行时实现多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法。

一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。

计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：

获取目标副车架的性能指标对应的目标数值，所述性能指标包括线性强度、线性疲劳、简化型模态、线性刚度和线性碰撞性能；

利用目标副车架的周边布置数据，创建3D设计空间；

结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在所述3D设计空间内建立模拟副车架；

结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化，得到整体设计力传递路径，以及新的模拟副车架和新的目标数值，对该模拟副车架和目标数值进行解读，并基于得到的解读结果，对该整体设计力传递路径进行优化，得到新的整体设计力传递路径；

将新的整体设计力传递路径以及所述解读结果，作为初版3D数据，并建立初版3D模型。

2.如权利要求1所述的多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，其特征在于，定义性能指标的具体步骤如下：

线性强度为：利用整体结构柔度指标将非线性工况下副车架各个接附点的强度计算转化为线性工况的强度计算，以使线性强度代表非线性工况和线性工况下的副车架的强度；

线性碰撞性能为：将副车架的非线性碰撞结果转化为线性碰撞结果，并将与非线性碰撞结果对标吻合度在80％以上的线性碰撞结果作为线性碰撞性能；

线性刚度，其包括接附点刚度和动刚度；接附点刚度通过建立1/2有限元悬架模型，并关联悬架KC指标中的纵向力/横向力/回正力矩三个方向的柔度目标定义，在1/2有限元悬架模型加载CAE分析柔度，并将柔度作为接附点刚度；

简化型模态，其包括一阶弯曲模态和一阶扭转模态；一阶弯曲模态包括弯曲刚度，一阶扭转模态包括扭转刚度定；弯曲刚度定义为绕副车架Y轴的弯曲以及副车架X轴的弯曲；扭转刚度定义为副车架前后左右四个角落的扭转形态刚度。

3.如权利要求1或2所述的多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，其特征在于，在根据所述初版3D数据建立初版3D模型之后，还包括以下步骤：

对所述初版3D模型进行CAE线性校核，并记录第一结果；

对所述初版3D模型进行CAE非线性校核，并记录第二结果；

将第一结果和第二结果进行对标关联，若关联度超过80％以上，则所述初版3D模型符合要求；

否则，调整所述性能指标的目标数值，重复结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在所述3D设计空间内建立模拟副车架；结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化，得到整体设计力传递路径，以及新的模拟副车架和新的目标数值，对该目标数值进行解读，并基于得到的解读结果，对该整体设计力传递路径进行优化，得到新的整体设计力传递路径；将新的整体设计力传递路径以及所述解读结果，作为初版3D数据，并建立初版3D模型的步骤；直到第一结果和第二结果关联度超过80％以上为止。

4.如权利要求3所述的多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，其特征在于，在所述初版3D模型符合要求之后，进行以下步骤：

创建局部设计空间，创建基于局部空间的优化模型；

将符合要求初版3D模型的对应的性能指标的目标数值作为变量的目标输入，利用该优化模型进行拓扑优化：

对优化后的结果进行解读，得到所述初版3D模型的局部设计力传递路径。

5.如权利要求3所述的多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，其特征在于：

在建立初版3D模型创建完毕后，将简化型模态计算的弯曲刚度和扭转刚度替换为模态频率。

6.如权利要求4所述的多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法：

根据所述初版3D模型和所述局部设计力传递路径，并输入尺寸与形貌设计变量，创建临时3D模型；

通过调用实际求解器对临时3D模型进行DOE拟合响应面计算优化，最终得到终版结构3D模型。

7.如权利要求1所述的多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，其特征在于，结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在所述3D设计空间内建立模拟副车架，具体包括以下步骤：

基于初始车架的结构，建立第一设计优化空间，并利用该第一设计优化空间，判断初始车架的结构可能的冗余部分；

基于第一设计优化空间以及初始副车架空腔部分填充得到第二设计优化空间；

基于第二设计优化空间往外扩张直到周边布置空间不再允许，得到第三设计优化空间；

基于第三设计优化空间，并结合所述性能指标、目标数值和制造工艺进行得到模拟副车架。

8.如权利要求1所述的多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，其特征在于，对该模拟副车架和目标数值进行解读，包括以下步骤：

对单一工况下每个性能指标的优化结果进行解读，以找到该工况的材料的最佳布置情况；

同时利用重量分布分析，解读出在三维XYZ空间内，对每个性能指标影响比较大的空间材料，以及每个性能指标对应的最优设计力传递路径；

获取所有工况的解读结果，并进行复合解读，以确定占主导作用的性能指标，并确定出工程意义的片体型面或者框架中心线，并在新的模拟副车架中创建对应的线框模型和型面大面；

结合制造工艺，确定型材、空腔铸造和拔模铸造的具体区域，以及各个区域的连接方式。

9.如权利要求8所述的多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，其特征在于，在结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化之前，还包括以下步骤：

对于模拟副车架的框架结构比较明显的结构，设置工艺约束；对于型面比较明显的结构，设置大面约束。

10.一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计系统，其特征在于，其包括：

第一模块，其用于获取目标副车架的性能指标对应的目标数值，所述性能指标包括线性强度、线性疲劳、简化型模态、线性刚度和线性碰撞性能；

第二模块，其用于利用目标副车架的周边布置数据，创建3D设计空间；

第三模块，其用于结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在所述3D设计空间内建立模拟副车架；

第四模块，其用于结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化，得到整体设计力传递路径，以及新的模拟副车架和新的目标数值，对该目标数值进行解读，并基于得到的解读结果，对该整体设计力传递路径进行优化，得到新的整体设计力传递路径；

第五模块，其用于将新的整体设计力传递路径以及所述解读结果，作为初版3D数据，并建立初版3D模型。

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