CN118395604A - 构件结构确定方法、装置、存储介质、电子设备及芯片 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种构件结构确定方法、装置、存储介质、电子设备及芯片。其中方法包括：首先获取目标车辆的整车性能数据；然后根据所述整车性能数据，提取目标车辆对应的目标构件的目标性能约束；再基于所述目标性能约束，生成所述目标构件的第一拓扑结构；最后依据所述第一拓扑结构和所述目标性能约束，确定所述目标构件的目标结构。通过应用本公开的技术方案，以满足整车性能要求的目标性能约束为设计目标，获取与整车性能关联性强的车辆构件结构，实现整车性能约束下的车辆构件的结构设计，从而满足整车设计目标的车辆构件，提高车辆构件结构确定效率，进而提高车辆构件生产效率，减少车辆构件生产成本。

Description

构件结构确定方法、装置、存储介质、电子设备及芯片

技术领域

本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及一种构件结构确定方法、装置、存储介质、电子设备及芯片。

背景技术

车辆构件结构确定过程是一个综合性的工程活动，旨在评估和优化车辆各个构件的性能、强度、耐用性、成本和安全性，以满足整车设计目标。

目前，相关技术中通常基于车辆构件的自由状态进行设计，将车辆构件视为不受外部约束，只考虑其内部结构本身材料特性和几何形状对其振动行为的影响。

然而，相关技术中通常基于车辆构件的自由状态进行设计，未考虑其他状态下的车辆构件性能，导致生产的车辆构件不符合整车设计目标，影响了车辆构件的生产效率，增加了车辆构件的生产成本。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种构件结构确定方法、装置、存储介质、电子设备及芯片。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种构件结构确定方法，包括：

获取目标车辆的整车性能数据；

根据所述整车性能数据，提取目标车辆对应的目标构件的目标性能约束；

基于所述目标性能约束，生成所述目标构件的第一拓扑结构；

依据所述第一拓扑结构和所述目标性能约束，确定所述目标构件的目标结构。

可选的，所述整车性能数据包括悬架运动学和柔顺性KC性能数据、路噪性能数据，所述目标构件包括副车架，所述目标性能约束包括目标静刚度约束、目标模态约束；

所述根据所述整车性能数据，提取目标车辆对应的目标构件的目标性能约束，包括：

对所述目标车辆的所述KC性能数据进行性能分解，提取所述副车架的所述目标静刚度约束；

对所述目标车辆的所述路噪性能数据进行性能分解，提取所述副车架的所述目标模态约束。

可选的，所述对所述目标车辆的所述路噪性能数据进行性能分解，提取所述副车架的所述目标模态约束，包括：

对所述目标车辆的所述路噪性能数据进行性能分解，获取所述目标车辆的轮胎滚动状态对应的空腔模态数据；

基于所述空腔模态数据，确定所述副车架的所述目标模态约束。

可选的，所述基于所述目标性能约束，生成所述目标构件的第一拓扑结构，包括：

基于所述目标性能约束和所述副车架的预设质量变化率，确定所述副车架的结构路径和最小壁厚值；

根据所述结构路径和最小壁厚值，生成所述副车架的所述第一拓扑结构，所述第一拓扑结构为呈现空心化结构特征的拓扑结构。

可选的，所述依据所述第一拓扑结构和所述目标性能约束，确定所述目标构件的目标结构，包括：

依据所述第一拓扑结构进行所述副车架的工程化设计，获取所述第一拓扑结构对应的副车架结构和副车架结构性能；

判断所述第一拓扑结构对应的副车架结构性能是否满足所述目标性能约束；

若所述第一拓扑结构对应的副车架结构性能不满足所述目标性能约束，则调整所述第一拓扑结构，生成所述副车架的第二拓扑结构，所述第二拓扑结构为所述第一拓扑结构调整后的拓扑结构；

若所述第一拓扑结构对应的副车架结构性能满足所述目标性能约束，则将所述第一拓扑结构对应的副车架结构确定为所述副车架的所述目标结构。

可选的，所述若所述第一拓扑结构对应的副车架结构性能不满足所述目标性能约束，则调整所述第一拓扑结构，生成所述副车架的第二拓扑结构，包括：

获取所述第一拓扑结构的最大壁厚值；

基于所述最大壁厚值和所述副车架的最小壁厚值，确定所述第一拓扑结构的灵敏区域，所述灵敏区域为影响所述第一拓扑结构的结构性能的区域；

根据所述灵敏区域和所述目标性能约束调整所述第一拓扑结构，生成所述副车架的第二拓扑结构。

可选的，所述根据所述灵敏区域和所述目标性能约束调整所述第一拓扑结构，生成所述副车架的第二拓扑结构，包括：

获取所述灵敏区域对应的截面参数和壁厚参数；

基于所述截面参数和壁厚参数，以及所述目标性能约束，利用预设代理模型调整所述第一拓扑结构，生成所述副车架的第二拓扑结构。

可选的，在所述若所述第一拓扑结构对应的副车架结构性能不满足所述目标性能约束，则调整所述第一拓扑结构，生成所述副车架的第二拓扑结构之后，所述方法还包括：

获取所述第二拓扑结构对应的副车架结构和副车架结构性能；

判断所述第二拓扑结构对应的副车架结构性能是否满足所述目标性能约束；

若所述第二拓扑结构对应的副车架结构性能不满足所述目标性能约束，则调整所述第二拓扑结构，生成所述副车架的第三拓扑结构，所述第三拓扑结构为所述第二拓扑结构去除冗余结构的拓扑结构。

可选的，所述若所述第二拓扑结构对应的副车架结构性能不满足所述目标性能约束，则调整所述第二拓扑结构，生成所述副车架的第三拓扑结构，包括：

基于所述目标性能约束，判断所述第二拓扑结构对应的副车架结构性能是否存在冗余性能；

若所述第二拓扑结构对应的副车架结构性能存在所述冗余性能，则删除所述第二拓扑结构中所述冗余性能对应的冗余结构，生成所述副车架的第三拓扑结构，将所述第三拓扑结构对应的副车架结构确定为所述副车架的所述目标结构。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种构件结构确定装置，包括：

获取模块，被配置为获取目标车辆的整车性能数据；

获取模块，被配置为根据所述整车性能数据，提取目标车辆对应的目标构件的目标性能约束；

生成模块，被配置为基于所述目标性能约束，生成所述目标构件的第一拓扑结构；

确定模块，被配置为依据所述第一拓扑结构和所述目标性能约束，确定所述目标构件的目标结构。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法。

根据本公开实施例的第四方面，提供一种电子设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的方法。

根据本公开实施例的第五方面，提供一种计算机程序产品，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序产品被处理器执行时实现如第一方面所述的方法。

根据本公开实施例的第六方面，提供一种芯片，包括一个或多个接口电路和一个或多个处理器；所述接口电路用于从电子设备的存储器接收信号，并向所述处理器发送所述信号，所述信号包括存储器中存储的计算机指令；当所述处理器执行所述计算机指令时，使得所述电子设备执行如第一方面所述的方法。

借由上述技术方案，本公开提供的一种构件结构确定方法、装置、存储介质、电子设备及芯片。具体的，首先获取目标车辆的整车性能数据；然后根据所述整车性能数据，提取目标车辆对应的目标构件的目标性能约束；再基于所述目标性能约束，生成所述目标构件的第一拓扑结构；最后依据所述第一拓扑结构和所述目标性能约束，确定所述目标构件的目标结构。与目前相关技术相比，本公开可从目标车辆的整车性能数据中，提取目标构件的目标性能约束，再根据目标性能约束生成目标构件的第一拓扑结构，依据第一拓扑结构和目标性能约束，确定目标构件的目标结构，以满足整车性能要求的目标性能约束为设计目标，获取与整车性能关联性强的车辆构件结构，实现整车性能约束下的车辆构件的结构设计，从而满足整车设计目标的车辆构件，提高车辆构件结构确定效率，进而提高车辆构件生产效率，减少车辆构件生产成本。

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示出了本公开实施例提供的一种构件结构确定方法的流程示意图；

图2示出了本公开实施例提供的一种构件结构确定方法的流程示意图；

图3示出了本公开实施例提供的一种示例的流程示意图；

图4示出了本公开实施例提供的一种构件结构确定装置的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对本公开一些实施例进行说明，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。本文所描述的方法、装置和/或系统的各种改变、变型及等同物将在理解本公开之后变得显而易见。例如，本文所描述的操作的顺序仅仅为示例，且并非受限于本文中所阐述的那些顺序，而是除了必须以特定顺序进行的操作之外，如在理解本公开之后变得显而易见的那样可进行改变。另外，为提升清楚性和简洁性，对本领域中已知的特征的描述可被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下本公开的一些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。

图1是根据本公开的一些实施例示出的一种构件结构确定方法的流程图，如图1所示，该方法可用于终端、服务器或其他电子设备等端侧执行，包括以下步骤。

步骤101、获取目标车辆的整车性能数据。

其中，目标车辆可包括但不限于新能源汽车或者传统汽车等，整车性能数据可包括但不限于包括KC性能数据、路噪性能数据等。示例性的，可基于整车性能数据进行性能分解，即以车辆构件在整车测试阶段的整车性能数据为指导，实现整车性能约束下的车辆构件的结构设计，获取与整车性能关联性强的车辆构件结构，从而获取满足整车性能测试的车辆构件，提高车辆构件结构确定效率，减少车辆构件生产成本。

步骤102、根据整车性能数据，提取目标车辆对应的目标构件的目标性能约束。

其中，目标构件可包括但不限于副车架、悬架构型、车辆底盘构件、车身构件等，目标性能约束可包括但不限于目标静刚度约束、目标模态约束、重量约束等。具体的，可根据整车性能数据进行性能分解，获取满足整车性能要求的目标构件的目标性能约束，从而获取与整车性能关联性强的车辆构件结构。

示例性的，由于KC性能指标与副车架静刚度有较强的关联性，可根据KC性能分解获取副车架目标静刚度约束，有效指导副车架的结构设计，以便获取满足目标静刚度约束的副车架结构；同时，可基于整车噪声、振动、舒适性(Noise、Vibration、Harshness，NVH)模型提取副车架约束模态，也可对路噪性能数据进行性能分解，可考虑与轮胎空腔模态的避频，确定副车架的目标模态约束，合理控制副车架模态有助于提升路噪性能，以便获取满足目标模态约束的副车架结构。

步骤103、基于目标性能约束，生成目标构件的第一拓扑结构。

示例性的，可结合空心铸铝副车架的工艺特征，采用拓扑优化完成副车架结构设计，获得较为准确的目标构件的结构路径，生成目标构件的第一拓扑结构，以得到副车架主体结构框架，实现以多工况性能目标为约束进行静动态多工况优化设计，提高车辆构件结构确定效率。具体的，可首先构建拓扑域，以拓扑域为优化对象，通过多模型拓扑优化识别关键传力路径和结构壁厚，得到副车架设计数据，生成副车架的第一拓扑结构。

步骤104、依据第一拓扑结构和目标性能约束，确定目标构件的目标结构。

示例性的，可根据第一拓扑结构进行目标构件的工程化设计，获取工程化构件，再对工程化后获取的构件进行性能测试，判断构建结构性能是否满足目标性能约束，即是否存在未达到目标性能约束，或超过目标性能约束，存在性能冗余情况，可根据判断结果进行多层级设计优化，以获取满足目标性能约束的构件结构，减少生产成本。

与目前相关技术相比，本实施例可从目标车辆的整车性能数据中，提取目标构件的目标性能约束，再根据目标性能约束生成目标构件的第一拓扑结构，依据第一拓扑结构和目标性能约束，确定目标构件的目标结构，以满足整车性能要求的目标性能约束为设计目标，获取与整车性能关联性强的车辆构件结构，实现整车性能约束下的车辆构件的结构设计，从而满足整车设计目标的车辆构件，提高车辆构件结构确定效率，进而提高车辆构件生产效率，减少车辆构件生产成本。

为了进一步说明如图1所示方法的具体实施过程，本实施例提供了如图2所示的具体方法，该方法包括：

步骤201、获取目标车辆的整车性能数据，整车性能数据包括KC性能数据、路噪性能数据，目标构件包括副车架，目标性能约束包括目标静刚度约束、目标模态约束。

在本实施例中，副车架作为电动汽车多级隔振的重要一级，可基于副车架有限元模型构建副车架（可包括后副车架）经验设计结构，其与车身、电驱系统往往通过悬置柔性连接，副车架与控制臂通过衬套连接，控制臂与转向节通过衬套或球铰连接，可依据整车性能数据和初始概念设计的副车架结构，进行性能分解，获取目标性能约束，指定整车性能约束下的多层级优化技术路线，为副车架结构设计提供了有力的理论和实践依据，并可推广应用于其他与整车性能关联性强的子系统结构设计与开发。

步骤202、对目标车辆的KC性能数据进行性能分解，提取副车架的目标静刚度约束。

在本实施例中，可采用“柔性边界”约束法及静刚度等效计算方法，在副车架侧耦合点与车身侧耦合点之间建立零长度弹性BUSH单元，用于模拟悬置刚度效果，BUSH单元具有6个自由度，其中1～3自由度数值用于模拟悬置X、Y、Z平动刚度，4～6自由度数值用于模拟悬置X、Y、Z转动刚度；约束BUSH单元车身端耦合点的1～6自由度，悬置参数采用测试得到的静刚度数值。

具体的，可通过对“柔性边界”约束状态的副车架分别进行两次加载及计算：第一次加载，以柔性体副车架对象，对应的位移记为；第二次加载同样的载荷，以刚性体副车架对象（将材料弹性模量设定为实际值的1000倍进行等效模拟），对应的位移记为。综合两次静力学分析结果，通过消除“柔性边界”产生的位移，计算副车架静刚度，副车架静刚度计算公式如下：

式中，为副车架静刚度，、分别为柔性体、刚性体副车架同一加载点的对应位移的绝对值。

进一步的，由于KC性能数据与副车架静刚度有较强的关联性，可基于KC性能数据对副车架的目标静刚度约束进行定义，可根据MNF格式柔性体模型进行仿真计算，得到副车架柔性状态的KC性能数据，与采用刚性副车架计算的结果进行对比影响较大的部分性能如表1，其中，外倾梯度（Bump Camber）、纵向力外倾柔度（Lateral Camber Compliance）虽符合目标要求，但均变差；前束角（Toe）在轮跳上跳70mm位置附近变化较大，柔性体状态不满足性能目标要求，可基于性能指标进行副车架静刚度性能目标修正，获得副车架静刚度的目标值。

表1 柔性体副车架对性能的影响

性能指标	性能目标	刚性体	柔性体
				Bump Camber/(deg/m)	[-30,-20]	-26.6	-28.4
Toe/( deg/m)	[1.0,1.5]	1.298	0.852
				Lateral Camber Compliance/(deg/kN)	[-0.23,-0.16]	-0.129	-0.179

示例性的，目标静刚度约束（副车架静刚度性能目标）可设置为：前上控制臂Y向(FUCA_KY)目标值≥25，后上控制臂Y向(RUCA_KY)目标值≥30，前下控制臂Y向(FLCA_KY)目标值≥25，后下控制臂Y向(RLCA_KY)目标值≥30，前束臂Y向(SCA_KY)目标值≥25，对应目标静刚度约束所搭载的悬架构型，其KC性能对后上控制臂、后下控制臂Y向刚度要求较高，而这两个控制臂的副车架侧硬点位于纵梁的中间位置附近，侧向刚度提升的难度较大，需要对副车架结构创新设计以有效提升侧向刚度。

步骤203、对目标车辆的路噪性能数据进行性能分解，提取副车架的目标模态约束。

例如，可根据实验测试和逆矩阵法获得路噪的轮心激励，并开展整车路噪仿真分析，获得粗糙水泥路面下车速60Km/h的噪声结果，路噪在195Hz附近区域具有明显峰值，因此可根据路噪性能数据制定副车架目标模态约束，以降低对共振峰值的影响程度。

在一些实施例中，步骤203具体可包括：对目标车辆的路噪性能数据进行性能分解，获取目标车辆的轮胎滚动状态对应的空腔模态数据；基于空腔模态数据，确定副车架的目标模态约束。

示例性的，在制定副车架约束模态性能目标时，可考虑与轮胎空腔模态的避频，具体可根据轮胎受载时与地面的接触变形、轮胎滚动时的多普勒效应，以及气温对封闭气体声速的影响，获取空腔模态，空腔模态计算公式如下：

式中，分别为前后方向、垂直方向振型对应的频率，为气体温度(℃)，为轮胎空腔中心周长，为接地处变形后轮胎截面积与自由状态截面积之比，，为轮胎接地长度，为车辆行驶速度，为轮胎外周长。

例如，可根据空腔模态计算公式可计算不同车速、温度下的空腔模态，在常用车速、空腔温度范围内，315/30R21轮胎滚动状态空腔模态分布范围为160～220 Hz，为满足车轮与副车架两个子系统间模态避频要求，可定义副车架的目标模态约束（一阶约束模态性能目标）不低于230 Hz。

步骤204、基于目标性能约束和副车架的预设质量变化率，确定副车架的结构路径和最小壁厚值。

在本实施例中，可结合空心铸铝副车架的工艺特征，基于目标性能约束（多性能约束）进行多层级设计优化，多层级设计优化流程如图3所示，采用拓扑优化完成副车架结构设计，得到副车架主体框架，进而对性能设计不足的问题开展灵敏度识别，并通过同步考虑厚度和截面形状的参数优化实现副车架性能达成，其中gi(X)表示第个静刚度工况的性能，cl为对应工况的性能目标值（参考表2），m(X)表示约束模态工况性能，c2为性能目标值（c2=230Hz），M(X)为优化对象的重量。

其中，副车架静刚度、约束模态的计算模型并不相同，可采用多模型优化(multi-model optimization, MMO)，将拓扑域作为共享设计变量，共享的设计变量会得到相同或相似的优化结果。基于静刚度、约束模态性能开展多模型拓扑优化，约束条件为各性能满足所定义的性能目标值，其中，约束模态工况，为了保持优化迭代过程准确提取一阶扭转模态，通过模态阵型的MAC值进行模态追踪；为提升副车架模态追踪的可靠性，将控制臂模型的密度设定为0，即控制臂只提供刚度，但自身不产生局部模态，避免对副车架模态追踪产生干扰。

具体的，在进行多层级设计优化之前，可设计副车架的概念可行设计空间（最大可行设计空间），有利于在可行域内寻优到全局最佳传力路径（关键传力路径），作为副车架的结构路径，实现轻量化设计。具体可基于车身、下护板、电驱系统3D数据，在满足与副车架最小间隙要求的前提下，构造静态布置场景下的概念设计空间；再根据副车架经验设计结构中的硬点状态，进行最大减震器行程下的轮跳分析，识别控制臂等对手件的运动包络，避开运动包络得到的动态布置场景下副车架概念可行设计空间，可将概念可行设计空间划分为4mm二阶体单元网格，作为拓扑域。

然后，以拓扑域为拓扑优化对象，可在Optistruct软件环境下通过MATINIT=1.0命令定义迭代第0步的拓扑域单元密度为1，开展多模型拓扑优化直至迭代收敛，获取目标性能约束随迭代过程的变化特征，如：性能约束冲突的最大偏差率变化特征、优化迭代过程副车架质量的变化特征，其中，约束性能与目标性能约束的最大偏差率在初始迭代步（前5迭代步）波动较大，说明性能指标中有部分性能明显未满足目标性能约束要求，随着迭代的持续，最大偏差率接近0，说明所有约束性能满足目标性能约束要求，优化具备收敛条件；副车架质量在迭代优化过程中持续减小，直至得到到20步时，相邻两次迭代步的质量变化率低于预设质量变化率（设定质量变化率阈值，如0.001），迭代收敛，拓扑优化可以减去约80%的当量冗余质量。

步骤205、根据结构路径和最小壁厚值，生成副车架的第一拓扑结构，第一拓扑结构为呈现空心化结构特征的拓扑结构。

具体的，拓扑优化迭代过程的最后一个迭代步，往往包含最丰富的优化信息，可读取第20步的多模型拓扑优化结果，其中，优化后单元密度接近1的区域可作为副车架的结构路径，其中前/后横梁、左/右纵梁均呈现空心化的结构特征；下横梁靠近后下控制臂内点一侧的路径为高效传力路径；纵梁外侧拓扑域，非高效传力路径材料被删除，保持结构平顺、连贯。

示例性的，可根据拓扑优化收敛时的多模型拓扑优化结果，确定副车架的结构路径和最小壁厚值，再根据结构路径和最小壁厚值，生成副车架的第一拓扑结构。

步骤206、依据第一拓扑结构和目标性能约束，确定目标构件的目标结构。

在一些实施例中，步骤206具体可包括：依据第一拓扑结构进行副车架的工程化设计，获取第一拓扑结构对应的副车架结构和副车架结构性能；判断第一拓扑结构对应的副车架结构性能是否满足目标性能约束；若第一拓扑结构对应的副车架结构性能不满足目标性能约束，则调整第一拓扑结构，生成副车架的第二拓扑结构，第二拓扑结构为第一拓扑结构调整后的拓扑结构；若第一拓扑结构对应的副车架结构性能满足目标性能约束，则将第一拓扑结构对应的副车架结构确定为副车架的目标结构。

在一些实施例中，若第一拓扑结构对应的副车架结构性能不满足目标性能约束，则调整第一拓扑结构，生成副车架的第二拓扑结构具体可包括：获取第一拓扑结构的最大壁厚值；基于最大壁厚值和副车架的最小壁厚值，确定第一拓扑结构的灵敏区域，灵敏区域为影响第一拓扑结构的结构性能的区域；根据灵敏区域和目标性能约束调整第一拓扑结构，生成副车架的第二拓扑结构。

在一些实施例中，根据灵敏区域和目标性能约束调整第一拓扑结构，生成副车架的第二拓扑结构具体可包括：获取灵敏区域对应的截面参数和壁厚参数；基于截面参数和壁厚参数，以及目标性能约束，利用预设代理模型调整第一拓扑结构，生成副车架的第二拓扑结构。

示例性的，铸造工艺可以支持副车架变壁厚的设计，在性能灵敏的区域加强壁厚、性能不灵敏区域保持基础料厚，有助于金属材料合理分布以实现轻量化设计，经过仿真计算得到初始设计的第一拓扑结构对应的副车架结构性能，各阶段副车架结构性能如表2所示，在初始设计阶段，靠近前横梁区域的3个控制臂具有较大的性能余量，后上、后下控制臂较概念设计方案提升显著，后上控制臂刚度提升116%，后下控制臂刚度提升220%，刚度的大幅提升主要由对应位置处增加的上、下横梁贡献；副车架初始方案的副车架结构性能的约束模态不满足目标性能约束，可进一步识别未达标性能的灵敏度，确定第一拓扑结构的灵敏区域，在灵敏度高的区域通过调整副车架壁厚等操作改善性能不足。

表2 各阶段副车架结构性能

具体的，可在副车架内壁侧进一步构造拓扑域，厚度为，为副车架铸造工艺可行的最大厚度值，拓扑域与非设计域共节点建模。以拓扑域为设计变量，定义基于目标静刚度约束和目标模态约束为目标性能约束的多模型拓扑优化，读取拓扑域的最后迭代步结果，获取副车架的灵敏度识别结果，其中，前、后横梁是拓扑优化结果中的灵敏区域，可通过调整第一拓扑结构中的前、后横梁区域，增加灵敏区域的副车架壁厚，生成副车架的第二拓扑结构，以达成相关性能需求。

示例性的，可提取增加副车架壁厚的副车架结构性能随迭代过程的变化特征，增加副车架壁厚的副车架结构性能与目标性能约束的最大偏差率在初始迭代步波动较大，随着迭代的持续，最大偏差率趋于稳定，但均未达到0，在这种情况下，说明通过拓扑域的拓扑优化未能使增加副车架壁厚的副车架结构性能全部满足目标性能约束，优化未收敛，即仅靠壁厚的调整尚无法达到副车架性能要求，可进一步通过同步优化横梁壁厚和截面尺寸的方法，不受性能约束冲突的最大偏差率的限制优化方法适用于副车架目标性能约束不同状态的设计，具有普适性和优越性，便于提升副车架性能。

在本实施例中，基于副车架的灵敏度识别结果，可将前、后横梁的截面大小、壁厚作为设计变量，进行静刚度、约束模态多性能约束下的设计优化。由于副车架有限元模型均采用4mm二阶体单元网格建模，设计变量可采用Mopher参数化变形技术，进行梁截面高度、宽度以及壁厚的参数化定义，Mopher 参数化建模计算公式如下：

式中，为副车架一阶约束模态，为第个静刚度工况的性能，为梁系参数化变形区的壁厚，为对应的壁厚上、下限，为梁系参数化变形区的位移值，为可以移动的最大、最小位移，Object可表示对象，min Mass可表示最小质量，Variable可表示变量。

在本实施例中，可采用拉丁超立方采样方法，样本点个数150，选取RBF算法构造代理模型，得到各性能的代理模型精度均达到99%，满足优化需求。基于代理模型采用差分进化算法(Differential Evolution Algorithm，DE)进行优化，得到优化解（部分设计参数优化前后变化微小，可忽略），并据此修改优化设计数据，参数优化方案如表3，根据优化后的参数生成副车架的第二拓扑结构。

表3 参数优化方案

设计变量范围	设计空间	优化前	优化后
				后横梁后壁区域厚度/(mm)	[3.5,6.0]	3.5	4.5
前横梁前壁区域厚度/(mm)	[3.5,6.0]	3.5	6.0
				前横梁上壁区域厚度/(mm)	[3.5,6.0]	3.5	5.0
前横梁下壁区域厚度/(mm)	[3.5,6.0]	3.5	5.0
				前横梁上壁Z向变形/(mm)	[-3,5]	0	1.5
前横梁下壁Z向变形/(mm)	[-30,5]	0	-25.0

在一些实施例中，在若第一拓扑结构对应的副车架结构性能不满足目标性能约束，则调整第一拓扑结构，生成副车架的第二拓扑结构之后，还包括：获取第二拓扑结构对应的副车架结构和副车架结构性能；判断第二拓扑结构对应的副车架结构性能是否满足目标性能约束；若第二拓扑结构对应的副车架结构性能不满足目标性能约束，则调整第二拓扑结构，生成副车架的第三拓扑结构，第三拓扑结构为第二拓扑结构去除冗余结构的拓扑结构。

在一些实施例中，若第二拓扑结构对应的副车架结构性能不满足目标性能约束，则调整第二拓扑结构，生成副车架的第三拓扑结构，具体可包括：基于目标性能约束，判断第二拓扑结构对应的副车架结构性能是否存在冗余性能；若第二拓扑结构对应的副车架结构性能存在冗余性能，则删除第二拓扑结构中冗余性能对应的冗余结构，生成副车架的第三拓扑结构，将第三拓扑结构对应的副车架结构确定为副车架的目标结构。

示例性的，可根据优化设计后第二拓扑结构进行副车架的工程化设计，获取第二拓扑结构对应的副车架结构和副车架结构性能，根据表3中优化设计阶段对应的数据，经过多层级的优化，工程设计方案的刚度、模态等性能均达到目标性能约束，工程设计方案的后上、后下控制臂进一步提升，较概念设计方案提升120%，后下控制臂刚度提升229%，约束模态提升35.7Hz；工程设计方案在满足目标性能约束的前提下，较概念设计方案轻7kg，较重量目标值轻1.2kg，达成轻量化预期。

进一步，由于优化设计后，部分性能存在性能冗余，可删除第二拓扑结构中冗余性能对应的冗余结构，生成副车架的第三拓扑结构，减少过度设计，进一步推进轻量化，可将第二拓扑结构对应的优化设计数据，作为新的拓扑优化的可行设计空间，通过外轮廓内部全部填充和有限元建模，构造新的拓扑域。

示例性的，可将拓扑域作为共享设计变量，定义基于目标性能约束的多模型拓扑优化，优化后的前上臂支架、后上臂支架、后下臂支架附近的凸出倒角区域存在多余的材料，可削减这部分多余的材料，将凸出部分设计的更加平顺；上横梁端头的中间区域也存在多余材料，可裁剪掉这部分多余的材料，将此区域设计为通孔结构，完成副车架外壁轮廓结构的修改，得到最终的工程设计方案，进一步实现轻量化，节省车辆构件生产成本。

示例性的，可进一步分析第三拓扑结构对应的副车架结构对整车路噪的影响，开展粗糙水泥路面下车速60Km/h的路噪分析，优化后190Hz附近局部区间峰值整体降低约3dB(A)，说明副车架模态与轮胎空腔模态避频设计，有助于提升路噪性能，约束模态的分解方法具有一定合理性。可采用Craig-Bampton法将副车架有限元模型缩减为MNF格式柔性体模型，并将柔性体模型进行模块化组装，建立KC模型并进行仿真，分析副车架优化设计对KC性能的影响，不同副车架对KC性能产生较大影响的统计结果，如表4，受益于优化设计副车架静刚度的提升，受副车架影响较大的部分KC性能均得到有效改善。

表4 优化设计副车架对KC性能的影响

性能指标	性能目标	概念设计柔性体	工程设计柔性体
				Bump Camber/(deg/m)	[-30,-20]	-28.4	-27.3
Toe/( deg/m)	[1.0,1.5]	0.852	1.102
				Lateral Camber Compliance/(deg/kN)	[-0.23,-0.16]	-0.179	-0.165

与现有技术相比，本实施例可基于KC性能确定副车的目标架静刚度约束，并基于路噪性能确定目标模态约束，并判断第一拓扑结构对应的副车架结构性能是否满足目标性能约束，在第一拓扑结构对应的副车架结构性能不满足目标性能约束的情况下，进行多层级的车辆构件优化设计，提升整车性能，在满足目标性能约束存在冗余性能时，进一步推进轻量化设计，减少车辆构件的生产成本，提高生产效率。

图4是根据本公开的一些实施例示出的一种构件结构确定装置框图。参照图4，该装置包括：获取模块31、生成模块32、确定模块33。

获取模块31，被配置为获取目标车辆的整车性能数据；

获取模块31，被配置为根据整车性能数据，提取目标车辆对应的目标构件的目标性能约束；

生成模块32，被配置为基于目标性能约束，生成目标构件的第一拓扑结构；

确定模块33，被配置为依据第一拓扑结构和目标性能约束，确定目标构件的目标结构。

在一些实施例中，整车性能数据包括悬架运动学和柔顺性KC性能数据、路噪性能数据，目标构件包括副车架，目标性能约束包括目标静刚度约束、目标模态约束；获取模块31，具体被配置为对目标车辆的KC性能数据进行性能分解，提取副车架的目标静刚度约束；对目标车辆的路噪性能数据进行性能分解，提取副车架的目标模态约束。

在一些实施例中，获取模块31，具体被配置为对目标车辆的路噪性能数据进行性能分解，获取目标车辆的轮胎滚动状态对应的空腔模态数据；基于空腔模态数据，确定副车架的目标模态约束。

在一些实施例中，生成模块32，具体被配置为基于目标性能约束和副车架的预设质量变化率，确定副车架的结构路径和最小壁厚值；根据结构路径和最小壁厚值，生成副车架的第一拓扑结构，第一拓扑结构为呈现空心化结构特征的拓扑结构。

在一些实施例中，确定模块33，具体被配置为依据第一拓扑结构进行副车架的工程化设计，获取第一拓扑结构对应的副车架结构和副车架结构性能；判断第一拓扑结构对应的副车架结构性能是否满足目标性能约束；若第一拓扑结构对应的副车架结构性能不满足目标性能约束，则调整第一拓扑结构，生成副车架的第二拓扑结构，第二拓扑结构为第一拓扑结构调整后的拓扑结构；若第一拓扑结构对应的副车架结构性能满足目标性能约束，则将第一拓扑结构对应的副车架结构确定为副车架的目标结构。

在一些实施例中，确定模块33，具体被配置为获取第一拓扑结构的最大壁厚值；基于最大壁厚值和副车架的最小壁厚值，确定第一拓扑结构的灵敏区域，灵敏区域为影响第一拓扑结构的结构性能的区域；根据灵敏区域和目标性能约束调整第一拓扑结构，生成副车架的第二拓扑结构。

在一些实施例中，生成模块32，具体被配置为获取灵敏区域对应的截面参数和壁厚参数；基于截面参数和壁厚参数，以及目标性能约束，利用预设代理模型调整第一拓扑结构，生成副车架的第二拓扑结构。

在一些实施例中，确定模块33，具体还被配置为获取第二拓扑结构对应的副车架结构和副车架结构性能；判断第二拓扑结构对应的副车架结构性能是否满足目标性能约束；若第二拓扑结构对应的副车架结构性能不满足目标性能约束，则调整第二拓扑结构，生成副车架的第三拓扑结构，第三拓扑结构为第二拓扑结构去除冗余结构的拓扑结构。

在一些实施例中，生成模块32，具体被配置为基于目标性能约束，判断第二拓扑结构对应的副车架结构性能是否存在冗余性能；若第二拓扑结构对应的副车架结构性能存在冗余性能，则删除第二拓扑结构中冗余性能对应的冗余结构，生成副车架的第三拓扑结构，将第三拓扑结构对应的副车架结构确定为副车架的目标结构。

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。

基于上述如图1至图2所示方法，相应的，本实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述如图1至图2所示的方法。

基于上述如图1至图2所示方法，相应的，本实施例还提供了一种计算机程序产品，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述如图1至图2所示的方法。

基于这样的理解，本公开的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本公开各个实施场景的方法。

基于上述如图1至图2所示的方法，以及图4所示的虚拟装置实施例，为了实现上述目的，本公开实施例还提供了一种电子设备，如智能手机、智能手表、智能手环、平板电脑、无人机、智能机器人、服务器等等，该设备包括存储介质和处理器；存储介质，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序以实现上述如图1至图2所示的方法。

可选的，上述实体设备还可以包括用户接口、网络接口、摄像头、射频（RadioFrequency，RF）电路，传感器、音频电路、WI-FI模块等等。用户接口可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard）等，可选用户接口还可以包括USB接口、读卡器接口等。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）等。

本领域技术人员可以理解，本实施例提供的上述实体设备结构并不构成对该实体设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

存储介质中还可以包括操作系统、网络通信模块。操作系统是管理上述实体设备硬件和软件资源的程序，支持信息处理程序以及其它软件和/或程序的运行。网络通信模块用于实现存储介质内部各组件之间的通信，以及与信息处理实体设备中其它硬件和软件之间通信。

基于上述如图1至图2所示的方法，以及图4所示的虚拟装置实施例，本实施例还提供了一种芯片，包括一个或多个接口电路和一个或多个处理器；所述接口电路用于从电子设备的存储器接收信号，并向所述处理器发送所述信号，所述信号包括存储器中存储的计算机指令；当所述处理器执行所述计算机指令时，使得所述电子设备执行上述如图1至图2所示的方法。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本公开可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，也可以通过硬件实现。通过应用本实施例的方案，与目前现有技术相比，本实施例可基于KC性能确定副车的目标架静刚度约束，并基于路噪性能确定目标模态约束，并进行多层级的车辆构件优化设计，提升整车性能，在满足目标性能约束的条件下，进一步推进轻量化设计，减少车辆构件的生产成本，提高生产效率。

需要说明的是，在本文中，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。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。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公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，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 (14)

1.一种构件结构确定方法，其特征在于，包括：

获取目标车辆的整车性能数据；

根据所述整车性能数据，提取目标车辆对应的目标构件的目标性能约束；

基于所述目标性能约束，生成所述目标构件的第一拓扑结构；

依据所述第一拓扑结构和所述目标性能约束，确定所述目标构件的目标结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述整车性能数据包括悬架运动学和柔顺性KC性能数据、路噪性能数据，所述目标构件包括副车架，所述目标性能约束包括目标静刚度约束、目标模态约束；

所述根据所述整车性能数据，提取目标车辆对应的目标构件的目标性能约束，包括：

对所述目标车辆的所述KC性能数据进行性能分解，提取所述副车架的所述目标静刚度约束；

对所述目标车辆的所述路噪性能数据进行性能分解，提取所述副车架的所述目标模态约束。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述目标车辆的所述路噪性能数据进行性能分解，提取所述副车架的所述目标模态约束，包括：

对所述目标车辆的所述路噪性能数据进行性能分解，获取所述目标车辆的轮胎滚动状态对应的空腔模态数据；

基于所述空腔模态数据，确定所述副车架的所述目标模态约束。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标性能约束，生成所述目标构件的第一拓扑结构，包括：

基于所述目标性能约束和所述副车架的预设质量变化率，确定所述副车架的结构路径和最小壁厚值；

根据所述结构路径和最小壁厚值，生成所述副车架的所述第一拓扑结构，所述第一拓扑结构为呈现空心化结构特征的拓扑结构。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据所述第一拓扑结构和所述目标性能约束，确定所述目标构件的目标结构，包括：

依据所述第一拓扑结构进行所述副车架的工程化设计，获取所述第一拓扑结构对应的副车架结构和副车架结构性能；

判断所述第一拓扑结构对应的副车架结构性能是否满足所述目标性能约束；

若所述第一拓扑结构对应的副车架结构性能不满足所述目标性能约束，则调整所述第一拓扑结构，生成所述副车架的第二拓扑结构，所述第二拓扑结构为所述第一拓扑结构调整后的拓扑结构；

若所述第一拓扑结构对应的副车架结构性能满足所述目标性能约束，则将所述第一拓扑结构对应的副车架结构确定为所述副车架的所述目标结构。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述若所述第一拓扑结构对应的副车架结构性能不满足所述目标性能约束，则调整所述第一拓扑结构，生成所述副车架的第二拓扑结构，包括：

获取所述第一拓扑结构的最大壁厚值；

基于所述最大壁厚值和所述副车架的最小壁厚值，确定所述第一拓扑结构的灵敏区域，所述灵敏区域为影响所述第一拓扑结构的结构性能的区域；

根据所述灵敏区域和所述目标性能约束调整所述第一拓扑结构，生成所述副车架的第二拓扑结构。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述灵敏区域和所述目标性能约束调整所述第一拓扑结构，生成所述副车架的第二拓扑结构，包括：

获取所述灵敏区域对应的截面参数和壁厚参数；

基于所述截面参数和壁厚参数，以及所述目标性能约束，利用预设代理模型调整所述第一拓扑结构，生成所述副车架的第二拓扑结构。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述若所述第一拓扑结构对应的副车架结构性能不满足所述目标性能约束，则调整所述第一拓扑结构，生成所述副车架的第二拓扑结构之后，所述方法还包括：

获取所述第二拓扑结构对应的副车架结构和副车架结构性能；

判断所述第二拓扑结构对应的副车架结构性能是否满足所述目标性能约束；

若所述第二拓扑结构对应的副车架结构性能不满足所述目标性能约束，则调整所述第二拓扑结构，生成所述副车架的第三拓扑结构，所述第三拓扑结构为所述第二拓扑结构去除冗余结构的拓扑结构。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述若所述第二拓扑结构对应的副车架结构性能不满足所述目标性能约束，则调整所述第二拓扑结构，生成所述副车架的第三拓扑结构，包括：

基于所述目标性能约束，判断所述第二拓扑结构对应的副车架结构性能是否存在冗余性能；

若所述第二拓扑结构对应的副车架结构性能存在所述冗余性能，则删除所述第二拓扑结构中所述冗余性能对应的冗余结构，生成所述副车架的第三拓扑结构，将所述第三拓扑结构对应的副车架结构确定为所述副车架的所述目标结构。

10.一种构件结构确定装置，其特征在于，包括：

获取模块，被配置为获取目标车辆的整车性能数据；

获取模块，被配置为根据所述整车性能数据，提取目标车辆对应的目标构件的目标性能约束；

生成模块，被配置为基于所述目标性能约束，生成所述目标构件的第一拓扑结构；

确定模块，被配置为依据所述第一拓扑结构和所述目标性能约束，确定所述目标构件的目标结构。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至9中任一项所述的方法。

12.一种电子设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至9中任一项所述的方法。

13.一种计算机程序产品，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序产品被处理器执行时实现权利要求1至9中任一项所述的方法。

14.一种芯片，其特征在于，包括一个或多个接口电路和一个或多个处理器；所述接口电路用于从电子设备的存储器接收信号，并向所述处理器发送所述信号，所述信号包括存储器中存储的计算机指令；当所述处理器执行所述计算机指令时，使得所述电子设备执行权利要求1至9任一项所述的方法。