CN117272502B - 车身及其面板结构的优化方法、装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种车身及其面板结构的优化方法、装置，该方法包括：建立包含待优化的面板结构的车身模型；通过向车身模型的多个接附点输入单位激励，获取以等效辐射功率为评估指标的面板结构辐射噪声仿真分析结果；基于根据面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第一优化目标，利用自由尺寸优化方法对面板结构进行迭代优化，以获取一次优化模型；基于根据面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第二优化目标，利用形貌优化方法对一次优化模型进行优化，以获取二次优化模型。本公开能够有效地提高待优化面板结构的优化效率和优化效果，使得优化后的面板结构具有较高结构强度的同时，还有效地缩短了设计周期，降低设计成本。

Description

车身及其面板结构的优化方法、装置

技术领域

本公开涉及汽车技术领域，具体地，涉及一种车身及其面板结构的优化方法、装置。

背景技术

车身大面板结构广泛应在在汽车顶棚、衣帽架、机舱前壁板、地板、储物盒等结构，车身大面板产生的噪声往往并非与声腔发生耦合，而是由于大面板自身辐射能量较大。

相关技术中，通常采用传统的NTF(Noise Transfer Function)分析或者整车路噪分析对车身模型进行优化，但是由于为了更好的模拟实际的使用场景，往往造成模拟对象计算规模较大，使得传统的整车路噪分析优化效率较低，设计周期长且成本高。另外，通过NTF分析往往读取NTF结果，但是NTF结果往往是多条路径叠加在一起的，无法直接体现车身大面板的优化参数，使得无法针对性地对车身大面板结构进行优化设计，适用性较低。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种车身及其面板结构的优化方法、装置。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种车身的面板结构的优化方法，包括：

建立包含待优化的面板结构的车身模型；

通过向所述车身模型的多个接附点输入单位激励，获取以等效辐射功率为评估指标的面板结构辐射噪声仿真分析结果；

基于根据所述面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第一优化目标，利用自由尺寸优化方法对所述面板结构进行迭代优化，以获取一次优化模型；以及

基于根据所述面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第二优化目标，利用形貌优化方法对所述一次优化模型进行优化，以获取二次优化模型。

可选地，所述建立包含待优化的面板结构的车身模型，包括：

建立纯净车身模型；

根据所述待优化的面板结构的位置，将所述纯净车身模型分为至少两个子模型，所述待优化的面板结构包含在其中一个所述子模型中，所述至少两个子模型之间通过超单元边界点连接；以及

将未包含所述待优化的面板结构的子模型处理为超单元子模型，以使得所述纯净车身模型形成混合模型。

可选地，分隔所述至少两个子模型的截面贯穿A柱、前风挡玻璃、前门门槛；或者，

分隔所述至少两个子模型的截面贯穿C柱、顶棚、后门门槛。

可选地，所述建立包含待优化的面板结构的车身模型，还包括：

在所述混合模型的基础上添加超单元电池包模型和超单元副车架模型，以形成所述车身模型。

可选地，所述面板结构辐射噪声仿真分析结果包括等效辐射功率-频率曲线。

可选地，所述自由尺寸优化方法定义最小厚度为初始设计厚度。

可选地，所述形貌优化方法的约束条件为：以加强筋面积占面板结构面积的百分比为加强筋分数，该加强筋分数不高于设定分数阈值。

可选地，所述形貌优化方法包括自由起筋模式；或者，

所述形貌优化方法包括定义起筋模式。

可选地，所述方法还包括：

对所述面板结构优化前后进行路噪分析，以验证路噪效果。

可选地，所述面板结构包括顶棚、衣帽架、机舱前壁板、底板、储物盒中的至少一者。

可选地，所述多个接附点包括悬架接附点、动力总成接附点、底盘接附点的至少一者。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种车身的面板结构的优化装置，包括：

模型构建模块，被配置为用于建立包含待优化的面板结构的车身模型；

分析模块，被配置为用于通过向所述车身模型的多个接附点输入单位激励，获取以等效辐射功率为评估指标的面板结构辐射噪声仿真分析结果；

第一优化模块，被配置为基于根据所述面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第一优化目标，利用自由尺寸优化方法对所述面板结构进行迭代优化，以获取一次优化模型；以及

第二优化模块，被配置为基于根据所述面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第二优化目标，利用形貌优化方法对所述一次优化模型进行优化，以获取二次优化模型。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种车身，所述车身采用本公开第一方面所提供的车身的面板结构的优化方法优化面板结构。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：首先建立包含待优化的面板结构的车身模型，通过向车身模型的多个接附点输入单位激励，获取以等效辐射功率为评估指标的面板结构辐射噪声仿真分析结果，然后基于根据面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第一优化目标，利用自由尺寸优化方法对面板结构进行迭代优化，以获取一次优化模型，接着基于根据面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第二优化目标，利用形貌优化方法对一次优化模型进行优化，以获取二次优化模型，如此，通过上述方法，实现了通过以等效辐射功率(EquivalentRadiated Power，ERP)作为车身的面板结构优化的性能指标，即，通过面板结构自身的振动能量判断面板结构相应的优化位置，也就是说振动能量大的地方需要着重进行优化处理，并且由于等效辐射功率是直接关联于噪声的，能够直接从面板结构辐射噪声的角度直接量化优化效果，有效地提高了面板结构的优化效率和优化效果，相比于相关技术中通过传统的NTF分析或者整车路噪分析的方式，显然本公开提供的面板结构的优化方法能够更好地针对性地对面板结构进行优化设计，还实现了能够有效地缩短了设计周期，降低设计成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种车身的面板结构的优化方法的流程图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种车身的面板结构的优化装置的框图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种用于执行车身的面板结构的优化方法的装置的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

需要说明的是，本公开中所有获取信号、信息或数据的动作都是在遵照所在地国家相应的数据保护法规政策的前提下，并获得由相应装置所有者给予授权的情况下进行的。

图1是根据一示例性实施例示出的一种车身的面板结构的优化方法的流程图。如图1所示，该车身的面板结构的优化方法包括步骤S101至步骤S104。

在步骤S101中，建立包含待优化的面板结构的车身模型。

在一些实施方式中，面板结构可以包括顶棚、衣帽架、机舱前壁板、底板、储物盒中的至少一者，本领域技术人员可以根据实际待优化面板结构适应性地选择相应位置处的面板结构，本公开对比不作具体限定。

在一些实施方式中，建立包含待优化的面板结构的车身模型可以包括建立纯净车身模型；根据待优化的面板结构的位置，将纯净车身模型分为至少两个子模型，待优化的面板结构包含在其中一个子模型中，至少两个子模型之间通过超单元边界点连接，将未包含待优化的面板结构的子模型处理为超单元子模型，以使得纯净车身模型形成混合模型，如此，能够有效地降低模型计算规模和优化效率，同时能够增加迭代分析效率，减少干扰阶的影响。

其中，需要说明的是，上述混合模型的建立方法称为超单元法，具体地，在一个有限元整体模型中，切割出部分模型，运用有限元分析将特定的力学特性通过模表达、矩阵表达、传递函数表达提取出来，这一过程称为超单元的生成(缩聚)。然后再对整体模型开展分析的时候，用这些表达来替换切割出来的部分模型，这样一种操作方法，称之为超单元法(superelement)，或者叫直接矩阵输入法(DMIG)，这些表达就是所谓的超单元，而整体模型除去超单元的部分称为残余结构。

超单元一个最有意义的用处便是大幅降低计算花费，提升分析效率，利用有限的计算资源完成计算更为庞大的分析，超单元可以大幅降低整体模型的自由度，所以计算量相对更低，可以用来做一些更为复杂的分析。所以，复杂大型结构件，如飞机船舶等，均把较多部件或者子系统拆分并制作成超单元，可以顺利的完成整个分析任务，而现在在汽车领域的多应用在模型计算周期缩短和优化计算中，尤其对于多学科优化及轻量化优化分析时，显著提升计算分析优化效率，整体模型的求解过程大致分为两部，即，第一步为超单元(superelement generation run)生成；第二步为残余结构计算(residual run)。

基于上述超单元法建立车身整体模型时，为了更好的降低边界点数量，提高效率且便于操作，上述纯净车身模型的分隔位置可以是分隔至少两个子模型的截面贯穿A柱、前风挡玻璃、前门门槛；或者，也可以是分隔至少两个子模型的截面贯穿C柱、顶棚、后门门槛，具体地分隔位置可以根据待优化对象进行适应性地截取，例如，如果优化汽车前壁板，则截取掉B柱及以后区域作为超单元部分，留下包含前壁板区域的部分作为残余结构，如果优化汽车衣帽架，则截取掉B柱及以前区域作为超单元部分，留下包含衣帽架区域的部分作为残余结构，保证面板结构所在区域有限元可视、支持模型可编辑。

进一步地，在一些实施方式中，建立车身模型还可以包括在混合模型的基础上添加超单元电池包模型和超单元副车架模型，以形成车身模型，如此能够使得模拟场景更为真实，结构更为准确，以利于保证较高的优化分析效果。

综上，本公开示例性地描述通过超单元法对车身模型的具体建模步骤，并且为了便于说明，本公开限定车辆的行驶方向为X向，车辆的高度方向为Z向，车辆的宽度方向为Y向，具体步骤如下：

首先建立纯净车身模型，且纯净车身模型中不包含电池包模型以及副车架模型；然后根据待优化的面板结构的位置，并且保证尽可能降低边界点数量，本公开示例性地选取车身C柱、顶棚、后门门槛作为分隔位置，并沿着近似YZ平面截断车身模型，将纯净车身模型分为两部分，即，包含部分车身C柱的模型1和包含部分车身C柱、整个车身B柱以及车身A柱的模型2。

然后基于模型1定义超单元边界点。基于车体C柱截面，生成位于模型1的左侧C柱截面区域的rbe2单元，此rbe2单元属于模型1，截面单元的节点为rbe2的从点，所选从点的形心为rbe2的主点ⅰ，以主点ⅰ为共同的主点位置，抓取模型2对应截面(模型2的左侧C柱截面)处的节点作为从点，生成新的rbe2，新的rbe2单元属于模型2，则通过两个rbe2连接把模型截断处重新“缝合”起来。将模型1的左侧C柱截面区域的rbe2单元的主点ⅰ关于Y＝0mm平面映射到模型1的右侧C柱截面区域，生成关于Y＝0mm平面对称的主点ⅱ，再以主点ⅱ基础，建立两个新的rbe2单元，分别与模型1和模型2的截面连接，与模型1连接的rbe2属于模型1，与模型2连接的rbe2属于模型2，则生成的新连接在整车状态下保证左右对称。同样地，后门门槛截面也生成rbe2单元和对应的主点ⅲ、主点ⅳ，具体步骤与C柱截面的主点ⅰ和主点ⅱ定义方式相同，本公开不再赘述。

进一步地，在对顶棚进行边界点定义，基于模型1，将顶棚截面的所有节点用rbe2抓取，此rbe2单元属于模型1，Y＝0mm的平面与截断边缘的交点定义为rbe2单元的主点ⅴ，以主点ⅴ为共同的主点位置，抓取模型2对应截面边缘的所有节点作为从点，生成新的rbe2，此rbe2单元属于模型2，则通过两个rbe2连接把模型截断处重新“缝合”起来。综上以上的五个主点则为车身模型1和模型2的边界点，如此，完成了将分隔后的两个子模型，即，模型1和模型2之间通过超单元边界点重新连接起来。

然后，在对上述模型1和模型2重新“缝合”起来的混合模型进行模态分析，本公开示例性地以汽车衣帽架作为优化对象，适应性地，将上述模型2作为超单元对象，进行超单元分析，需要说明的是，超单元模型输出格式通用模板设定方法为默认输出H3D格式超单元，若要进一步生成PCH格式，在有限元分析部分增加参数设置PARAM,EXTOUT,DMIGPCH。超单元输出信息的通用模板设定方法为：超单元内部节点若为输出点或观测点，则通过plot连接并勾勒出结构轮廓，和需要输出的内部单元一并生成一个elset，定义输出语句MODEL＝elset,NONE,NORIGID。进一地，将需要进行优化的汽车衣帽架处于残余结构模型内，即，模型1中，残余结构模型计算优先引用H3D格式超单元；elset有两部组成，一部分是plot，一部分是群体内部残余计算的element，具体地，残余结构计算引用H3D超单元文件语法：ASSIGN,H3DDMIG,FILENAME,H3DFILENAME.H3D；引用PCH超单元文件语法：INCLUDE,PCHFILENAME.PCH。

其中，需要说明的是，通过上述方法对通过超单元模型结合后的纯净车身的混合模型进行模态分析，并通过与对未进行超单元模型结合的纯净车身模型进行模态分析对比，通过对比可知两者分析频率范围一致，再进行模态对比，发现通过超单元模型结合后的纯净车身的混合模型的模态阶次显著降低，未进行超单元模型结合的纯净车身模型的有限元模型存在62阶模态，而通过超单元模型结合后的纯净车身的混合模型的模态阶次为38阶或39阶，使得模态阶次大幅度降低，避免出现模态阶次较高造成无法准确地抓取相应的阶次层，会出现自动跳阶次的问题，影响模态分析结果的准确性。

最后，为了保证模拟场景更为真实，再将通过超单元法建立的混合模型上添加超单元电池包模型和超单元副车架模型，具体地，电池包与车体通过螺栓连接，副车架与车体通过螺栓连接，螺栓连接采用“rbe2+beam+rbe2”类型连接，针对电池包，其自身rbe2与beam单元的公共节点即为生成超单元模型的边界点，选择电池包子系统模型，采用CBN算法和FREE界面法将电池包有限元模型生成电池包超单元模型，同样地，将副车架有限元模型生成副车架超单元模型。

如此，本公开通过同时引用混合模型、副车架超单元模型、电池包有限元模型构造车身整体模型，对车身模型进行相关工况分析，例如包括典型的刚度分析、模态分析以及轻度分析等，典型性能分析对比如下表：

其中，Base-有限元建模是基于未进行超单元法建立的混合车身模型，而Opt-混合建模是基于通过超单元法建立的混合模型并添加超单元电池包模型和超单元副车架模型后构成的车身模型，通过两种车身模型的建模方法分别进行工况分析并结合上述表格可以看出两者建模方式性能偏差极小，建模方法能够实现高保真。

另外，需要说明的是，通过上述超单元法建立的混合模型并添加超单元电池包模型和超单元副车架模型后构成的车身模型单轮次分析效率可以提升14倍，能够更好地支撑需要多样本分析或多次迭代的优化分析的场景，具体对比结果如下表：

综上，通过上述表格可知，本公开通过超单元法对车身模型进行建模并进行相关的工况分析，实现了可以满足车身级所有分析工况及分析结果的高保真，保持原有分析工况设置，高效提升分析优化效率，适用性更高。

在步骤S102中，通过向车身模型的多个接附点输入单位激励，获取以等效辐射功率为评估指标的面板结构辐射噪声仿真分析结果。

在一些实施方式中，多个接附点可以包括悬架接附点、动力总成接附点、底盘接附点的至少一者，本领域技术人员可以根据实际优化需要选择合适的接附点位置进行单位激励的输入，本公开不作具体限定。其中，由于在实际使用场景下，经由悬架传递到车身的噪声传递路径较多且影响较大，因此，本公开示例性地以悬架接附点作为单位激励的输入位置，通过向悬架接附点位置输入x，y，z三个方向的单位激励，从而能够获取到例如汽车衣帽架的等效辐射功率(EquivalentRadiated Power，ERP)效果，这样，能够通过该等效辐射功率作为汽车衣帽架的结构优化的性能指标，以便于后续进行相应的优化设计。

其中，需要说明的是，上述激励输入的加载方式虽然为单位激励，但是加载方式是沿每一个接附点的局部坐标进行加载，例如，提取对象为汽车衣帽架的ERP效果，相应地激励输入都设定为例如1N，然后从悬架与车身的各个接附点激励过去，通过衣帽架作为响应点输出由此得出ERP仿真分析结果，因为各个激励点的激励输入大小是一样的，但是各个激励点的位置不一样，同时，输出响应点也是一样的，然而各个激励点的ERP仿真分析输出结果存在差异，由此可知，从激励输入到响应点输出的传递路径不一样为此造成ERP仿真分析输出结果存在差异，因此，通过优化ERP结果较大的路径，进而实现对例如衣帽架的结构优化，降低板件的振动频率，改善相应的路噪效果。

另外，需要说明的是，由于上述面板结构辐射噪声是以面板结构的振动速度作为边界条件进行声传播计算，即，通过面板结构自身的振动能量判断面板结构相应的优化位置，也就是说振动能量大的地方需要着重进行优化处理，因此，以等效辐射声功率(Equivalent Radiated Power，ERP)作为面板结构结构优化的性能指标，能够直接从盖板辐射噪声的角度直接量化优化效果，提高了面板结构的优化效率和优化效果。其中，等效辐射声功率定义如下：

其中，ERPRLF为辐射因子，表征结构表面振动与辐射声功率之间的一种耦合程度系数，反映结构表面振动转化为噪声的能力；ERPC为声音在传播介质中的速度，ERPRHO为传播介质密度，A_i为面板结构表面每个单元面积，v_i为单元法向速度，反映了结构表面振动能量。

进一步地，将上述等效辐射声功率通过换算得到以分贝(dB)为单位的参考值，具体定义如下：

其中，RHOCP为缩放因子；ERPREFDB为参考值(2x10^-5Pa)。

基于以上，在一些实施方式中，面板结构辐射噪声仿真分析结果可以包括等效辐射功率-频率曲线，具体地，例如模型对象为衣帽架，即，通过衣帽架作为响应点输出ERP仿真分析结果，示例性地向例如悬架的各个接附点输入单位激励，进行衣帽架结构辐射噪声仿真分析，模态频率范围为0-300Hz，扫频输出范围为0-200Hz，通过读取分析结果，得到相应的衣帽架结构辐射噪声仿真分析结果，即，等效辐射功率-频率曲线，如此，通过等效辐射功率-频率曲线能够直观的看出各个悬架接附点通过各自的传递路径传递至衣帽架结构(响应点)的ERP结果，同时针对ERP结果较大的路径，便能够进行适应性地结构优化设计，由此来降低相应路径处的ERP值，进而实现降低面板结构辐射出来的噪声。

其中，需要说明的是，上述参与计算的模态频率范围可以是扫频输出范围的1-2倍，例如，可以是1.5倍，当然上述倍数范围是示例性地，本公开不作具体限定，只要保证模态频率范围宽一些，同时扫频输出范围小一些，从而能够留出计算余量，从而保证输出结果的准确性即可。

在步骤S103中，通过上述方法，获取到面板结构辐射噪声仿真分析结果，即，找出例如衣帽架的相应优化路径位置后，基于根据面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第一优化目标，利用自由尺寸优化方法对面板结构进行迭代优化，以获取一次优化模型。

在一些实施方式中，自由尺寸(FREESIZE)优化方法定义最小厚度可以为初始设计厚度，如此，通过上述方法能够进一步地便于找出面板结构的优化路径处的具体优化位置，具体地，首先，以面板结构所属的property(单元属性)为设计变量；类型定义为：shell；最小厚度为：初始设计厚度；最大厚度为：2*初始设计厚度；同时，需要说明的是在对面板结构进行优化设计时，需要保证提高面板结构的刚度如此达到抑制整体结构振动能量的目的，为此，需要还需要进一步地进行优化性能定义，即，约束条件：体积分数≤0.55-0.6，优化目标：MIN(ERP_dB)，如此，基于以上约束条件进行面板结构辐射噪声仿真分析，以便于设计人员找出面板结构的加强结构具体设置位置，如此，能够便于针对性地对面板结构进行加强结构的布置，从而获得一次优化模型，保证了面板结构具有较高的刚度性能的同时，还能够实现轻量化设计。

其中，需要说明的是，在一些具体的实施方式中，单元属性定义：设计变量的类型定义为壳单元实体类型，如此，通过上述自由尺寸优化方法使得面板结构(壳单元实体)上形成有多个具有单独厚度的单元，为此由于面板结构的多个单元的厚度都是变化的，使得需要对单元的厚度进行最小厚度定义，也就说使得多个单元的厚度最小都不能小于该数值，例如，在对面板结构进行加强设计时，该最小厚度的数值可以是1mm，以此作为初始的设计厚度，同时需要进行最大厚度定义，即，在优化分析后多个单元的厚度均不能够大于这个最大厚度值，该最大厚度值可以为例如2mm，保证面板结构具有较好的结构刚度的同时，还能够保证轻量化设计。如此，在优化分析后输出结果为，需要增设加强结构的位置的单元厚度为最大厚度值处，而不需要增设加强结构的位置的单元厚度为最小厚度值处，如此，设计人员便能够直观的找出面板结构的加强结构具体设置位置，或者，也可以在后处理软件中查阅优化结果，单元密度接近于1的区域为潜在的可以增设加强结构的位置，设计人员确认增设加强结构的可行性，适应性地增设加强结构，使得大面板结构刚度提升，其中，体积分数＝0.5表示没有加强结构，所有厚度均为最小厚度，即初始设计厚度。

在步骤S104中，基于根据面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第二优化目标，利用形貌优化方法对一次优化模型进行优化，以获取二次优化模型。

设计人员根据面板结构所处位置空间以及可行性完成例如加强筋设计从而获取一次模型后，需要针对一次优化模型再进行利用形貌优化方法进行再优化，从而获取二次优化模型，由于形貌优化对设计变量的质量和体积等均不敏感，以质量、体积、质量分数、体积分数等为优化指标的传统定义方法，往往不再适用于加强筋的优化，因此，在一些实施方式中，形貌优化方法的约束条件可以为：以加强筋面积占面板结构面积的百分比为加强筋分数，该加强筋分数不高于设定分数阈值，例如，形貌优化约束条件可以为加强筋分数(beadfrac)不高于0.2，优化目标(形貌要求)为大面板形貌变形区域ERP_dB最小，如此，通过上述形貌优化方法对加强筋优化后能够得出面板结构的二次优化模型，保证能够有效地降低面板结构的振动，并降低车内噪声。

在一些实施方式中，形貌变形区域可以定义为大面板的所有面积区域，例如可以为前壁板、地板、顶棚、衣帽架、行李箱盖或背门内板，本领域技术人员可以根据实际优化需要适应性地选择，本公开不作具体限定。

另外，在一些实施方式中，对面板结构进行起筋时，由于面板结构横向有车身框架作为支撑，刚度相对较强，因此，沿起筋方向筋的长度越小，则支撑刚度越大，对振动噪声抑制效果越好，所以面板结构纵向起筋的效果往往优于横向起筋，从而可以进一步定义具体的起筋区域、变形模式、起筋参数。当然，需要说明的是，具体是纵向起筋还是横向起筋可以根据实际面板结构的具体应用位置，以及具体设计结构等条件进行适应性地设计，本公开对此不作具体限定，其目的是能够保证面板结构整体具有较高的结构刚度即可。

在一些实施方式中，形貌优化方法可以包括自由起筋模式；或者，形貌优化方法也可以包括定义起筋模式，可以根据需求选择具体的起筋模式。例如对前壁板等不易看到的位置处面板结构进行起筋操作时，由于前壁板等位置处结构不易看到，所以可以直接采用自由起筋模式的方式，此时，由于加强筋时通过自由起筋模式生成的，形貌优化结构可能会杂乱无章，整体结构不平整，但是此时整体结构具有较高的结构刚度。而针对例如衣帽架等容易看到的位置处面板结构的起筋模式还采用自由起筋模式，将会影响整体的结构外观，因此，在针对例如衣帽架等容易看到的位置处可以采用定义起筋模式，即，通过向加强筋上定义约束，使得生成的加强筋结构都是平直的，面板结构整体更加平整。

其中，需要说明的是，在一些具体的实施方式中，定义起筋模式定义为：linear，可以沿面板结构纵向起筋，起筋方向为面板结构平面的法向定义为：normal to elements。同时，增加起筋过渡区，增加buffer zone选项。其次，起筋设定加强筋截面最小宽度为：3-15mm，起筋角度设可以为60°，最大加强筋高度可以设为3mm，以使得加强筋的截面类似梯形截面。如此，通过上述方法定义起筋模式，可以保证优化后的面板结构(二次优化模型)具有更高的结构刚度，并能够实现降低面板结构辐射出来的噪声。

综上，通过上述技术方案，首先建立包含待优化的面板结构的车身模型，通过向车身模型的多个接附点输入单位激励，获取以等效辐射功率为评估指标的面板结构辐射噪声仿真分析结果，然后基于根据面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第一优化目标，利用自由尺寸优化方法对面板结构进行迭代优化，以获取一次优化模型，接着基于根据面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第二优化目标，利用形貌优化方法对一次优化模型进行优化，以获取二次优化模型，如此，通过上述方法，实现了通过以等效辐射功率(EquivalentRadiated Power，ERP)作为车身的面板结构优化的性能指标，即，通过面板结构自身的振动能量判断面板结构相应的优化位置，也就是说振动能量大的地方需要着重进行优化处理，并且由于等效辐射功率是直接关联于噪声的，能够直接从面板结构辐射噪声的角度直接量化优化效果，有效地提高了面板结构的优化效率和优化效果，相比于相关技术中通过传统的NTF分析或者整车路噪分析的方式，显然本公开提供的面板结构的优化方法能够更好地针对性地对面板结构进行优化设计，还实现了能够有效地缩短了设计周期，降低设计成本。

另外，在一些实施方式中，通过上述优化方法对车身的面板结构进行优化后，还可以对面板结构优化前后进行路噪分析，以验证路噪效果，具体地，包括对优化后的结构性能进行评估，以及与原始结构进行对比，以验证优化效果。此外，还需要对优化后的结构进行有限元分析，以预测其实际应用性能，以及对优化后的结构路躁性能分析。

本公开还提供一种车身，该车身采用本公开提供的车身的面板结构的优化方法优化面板结构，如此能够使得优化后的面板结构具有较高的结构强度的同时，还有效地缩短了设计周期，降低设计成本。关于上述实施例中的车身的面板结构的优化方法已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

图2是根据一示例性实施例示出的一种车身的面板结构的优化装置200框图。参照图2，基于同一发明构思，该车身的面板结构的优化装置200包括模型构建模块210、分析模块220、第一优化模块230以及第二优化模块240。

该模型构建模块210被配置为用于建立包含待优化的面板结构的车身模型。

该分析模块220被配置为用于通过向车身模型的多个接附点输入单位激励，获取以等效辐射功率为评估指标的面板结构辐射噪声仿真分析结果。

该第一优化模块230被配置为基于根据面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第一优化目标，利用自由尺寸优化方法对面板结构进行迭代优化，以获取一次优化模型。

该第二优化模块240被配置为基于根据面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第二优化目标，利用形貌优化方法对一次优化模型进行优化，以获取二次优化模型。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现本公开提供的车身的面板结构的优化方法的步骤。

本公开还提供一种电子设备，包括处理器和用于存储处理器可执行指令的存储器，其中，处理器被配置为执行存储器中存储的指令，以实现本公开提供的车身的面板结构的优化方法的步骤。

本公开还提供一种芯片，包括处理器和接口；处理器用于读取指令以执行本公开提供的优化设计方法的步骤。

图3是根据一示例性实施例示出的一种用于执行车身的面板结构的优化方法的装置800的框图。例如，装置800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等。

参照图3，装置800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出接口812，传感器组件814，以及通信组件816。

处理组件802通常控制装置800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的车身的面板结构的优化方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。

存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在装置800的操作。这些数据的示例包括用于在装置800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件806为装置800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为装置800生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件808包括在装置800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当装置800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当装置800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

输入/输出接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为装置800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到装置800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如组件为装置800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测装置800或装置800一个组件的位置改变，用户与装置800接触的存在或不存在，装置800方位或加速/减速和装置800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件816被配置为便于装置800和其他设备之间有线或无线方式的通信。装置800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，装置800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述车身的面板结构的优化方法。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器804，上述指令可由装置800的处理器820执行以完成上述车身的面板结构的优化方法。例如，非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

上述装置除了可以是独立的电子设备外，也可是独立电子设备的一部分，例如在一种实施例中，该装置可以是集成电路(Integrated Circuit，IC)或芯片，其中该集成电路可以是一个IC，也可以是多个IC的集合；该芯片可以包括但不限于以下种类：GPU(GraphicsProcessing Unit，图形处理器)、CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array，可编程逻辑阵列)、DSP(Digital Signal Processor，数字信号处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、SOC(System on Chip，SoC，片上系统或系统级芯片)等。上述的集成电路或芯片中可以用于执行可执行指令(或代码)，以实现上述的车身的面板结构的优化方法。其中该可执行指令可以存储在该集成电路或芯片中，也可以从其他的装置或设备获取，例如该集成电路或芯片中包括处理器、存储器，以及用于与其他的装置通信的接口。该可执行指令可以存储于该存储器中，当该可执行指令被处理器执行时实现上述的车身的面板结构的优化方法；或者，该集成电路或芯片可以通过该接口接收可执行指令并传输给该处理器执行，以实现上述的车身的面板结构的优化方法。

在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述的车身的面板结构的优化方法的代码部分。

本领域技术人员在考虑说明书及实践本公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种车身的面板结构的优化方法，其特征在于，包括：

建立包含待优化的面板结构的车身模型；

通过向所述车身模型的多个接附点输入单位激励，获取以等效辐射功率为评估指标的面板结构辐射噪声仿真分析结果；

基于根据所述面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第一优化目标，利用自由尺寸优化方法对所述面板结构进行迭代优化，以获取一次优化模型；以及

基于根据所述面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第二优化目标，利用形貌优化方法对所述一次优化模型进行优化，以获取二次优化模型；

所述建立包含待优化的面板结构的车身模型，包括：

建立纯净车身模型；

根据所述待优化的面板结构的位置，将所述纯净车身模型分为至少两个子模型，所述待优化的面板结构包含在其中一个所述子模型中，所述至少两个子模型之间通过超单元边界点连接；以及

将未包含所述待优化的面板结构的子模型处理为超单元子模型，以使得所述纯净车身模型形成混合模型；

分隔所述至少两个子模型的截面贯穿A柱、前风挡玻璃、前门门槛；或者，

分隔所述至少两个子模型的截面贯穿C柱、顶棚、后门门槛；

所述建立包含待优化的面板结构的车身模型，还包括：

在所述混合模型的基础上添加超单元电池包模型和超单元副车架模型，以形成所述车身模型。

2.根据权利要求1所述的车身的面板结构的优化方法，其特征在于，所述面板结构辐射噪声仿真分析结果包括等效辐射功率-频率曲线。

3.根据权利要求1所述的车身的面板结构的优化方法，其特征在于，所述自由尺寸优化方法定义最小厚度为初始设计厚度。

4.根据权利要求1所述的车身的面板结构的优化方法，其特征在于，所述形貌优化方法的约束条件为：以加强筋面积占面板结构面积的百分比为加强筋分数，该加强筋分数不高于设定分数阈值。

5.根据权利要求1所述的车身的面板结构的优化方法，其特征在于，所述形貌优化方法包括自由起筋模式；或者，

所述形貌优化方法包括定义起筋模式。

6.根据权利要求1所述的车身的面板结构的优化方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述面板结构优化前后进行路噪分析，以验证路噪效果。

7.根据权利要求1所述的车身的面板结构的优化方法，其特征在于，所述面板结构包括顶棚、衣帽架、机舱前壁板、底板、储物盒中的至少一者。

8.根据权利要求1所述的车身的面板结构的优化方法，其特征在于，所述多个接附点包括悬架接附点、动力总成接附点、底盘接附点的至少一者。

9.一种车身的面板结构的优化装置，其特征在于，包括：

模型构建模块，被配置为用于建立包含待优化的面板结构的车身模型，所述建立包含待优化的面板结构的车身模型，包括：建立纯净车身模型；根据所述待优化的面板结构的位置，将所述纯净车身模型分为至少两个子模型，所述待优化的面板结构包含在其中一个所述子模型中，所述至少两个子模型之间通过超单元边界点连接；以及将未包含所述待优化的面板结构的子模型处理为超单元子模型，以使得所述纯净车身模型形成混合模型；分隔所述至少两个子模型的截面贯穿A柱、前风挡玻璃、前门门槛；或者，分隔所述至少两个子模型的截面贯穿C柱、顶棚、后门门槛；所述建立包含待优化的面板结构的车身模型，还包括：在所述混合模型的基础上添加超单元电池包模型和超单元副车架模型，以形成所述车身模型；

分析模块，被配置为用于通过向所述车身模型的多个接附点输入单位激励，获取以等效辐射功率为评估指标的面板结构辐射噪声仿真分析结果；

第一优化模块，被配置为基于根据所述面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第一优化目标，利用自由尺寸优化方法对所述面板结构进行迭代优化，以获取一次优化模型；以及

第二优化模块，被配置为基于根据所述面板结构辐射噪声仿真分析结果确定的第二优化目标，利用形貌优化方法对所述一次优化模型进行优化，以获取二次优化模型。

10.一种车身，其特征在于，所述车身采用权利要求1-8中任一项所述的方法优化面板结构。