客车铝合金车身连接件多目标优化

铝合金客车车身多采用机械连接的方式,连接件的设计质量直接关系到铝合金客车的刚度、强度、模态及轻量化等方面的综合性能。文中面向铝合金公交车车身结构提出一种连接件的多目标优化设计方法,采用折衷规划法将单目标优化转化为多目标优化,根据优化结果获得兼顾刚度和振动频率要求的公交车连接件拓扑结构,并开展整车强度及刚度分析。结果表明：优化后的连接件质量减少35.79%;整车一阶固有频率提升12.1%;骨架弯曲刚度和扭转刚度分别提升了14.98%和31.32%;4种工况下公交车整体应力值均未超过其材料的许用应力。     

全承载式客车车身结构优化设计

建立了全承载式客车车身骨架及顶盖蒙皮的有限元分析模型 ,并完成了车身结构的参数优化设计。将车身结构总体积作为优化目标函数 ,以车身骨架主要型材的截面参数为设计变量 ,选择整车扭转刚度及车身低阶固有频率等约束条件构成约束条件。优化后对车身强度和刚度进行校核 ,以检验优化结果的合理性 ,确保客车在性能满足要求的前提下减轻车身自重。     

基于ANSYS的客车车身骨架优化设计

应用有限元分析软件ANSYS建立了车身骨架有限元模型并进行计算,采用其提供的优化方法对车身结构进行优化设计.选取车身骨架总质量为优化目标函数,状态变量选定为整车扭转刚度及车身低阶固有频率,设计变量选取为车身骨架主要型材的截面参数.最终保证客车在性能满足要求的前提下,减轻车身自重.     

考虑多工况油箱支架结构拓扑优化研究

为保证油箱支架结构能更好地满足不同行驶工况下的承载要求,需要在设计阶段考虑其在多工况下的静态刚度特性,对整个支架结构进行合理的多目标拓扑优化设计。基于固体各向同性材料惩罚函数优化理论,运用折衷规划法定义了车辆在不同行驶工况下的静态刚度拓扑优化目标函数,根据优化结果,设计出了一种满足刚度要求的新支架结构。     

基于灵敏度分析的客车骨架轻量化设计

客车车身的轻量化对客车整体性能的影响至关重要。以某款半承载式纯电动客车车身为研究对象,利用HyperWorks有限元软件对客车车身骨架进行静力学分析和模态分析。在满足设计要求的前提下,以紧急转弯和紧急制动2种典型工况,对客车车身骨架结构进行基于灵敏度分析的尺寸优化。以板材厚度作为设计变量,以客车车身骨架的强度、刚度和模态频率作为约束条件,以车身骨架质量最小作为目标函数建立数学模型。优化结果表明:客车在紧急转弯工况时应力和变形量增加的较大,优化后的客车车身骨架总质量下降了339 kg。     

多工况下微型电动车车身结构拓扑优化设计

以车身多工况权重刚度最大化为优化目标,以体积比、节点位移及一阶频率为约束条件,建立了微型电动车车身结构多刚度拓扑优化模型。在采用线性加权方法将多刚度这一多目标优化问题转化为单一目标优化的过程中,基于层次分析法提出了多工况权重比的计算方法。该方法使车身优化设计中权重比的设定有据可依,可避免由于设计者主观因素造成的权重比偏差。该多刚度拓扑优化模型体现了车身结构的拓扑优化设计,得到了满足性能要求的清晰车身结构。     

考虑动态特性的多工况车身结构拓扑优化研究

由于车身结构在汽车行驶过程中主要是保证其静动态承载性能,因此在概念设计阶段考虑其多种承载工况,特别是车身的动态性能要求来确定车身结构的最佳拓扑形式十分重要。结合整车多工况多体动力学分析,运用折衷规划法定义整车实际行驶工况下车身结构静态刚度和动态振动频率最大化的综合目标函数,通过层次分析法确定各工况的最优权重系数,进行车身结构的综合目标优化设计。以方程式赛车的车身结构设计为例,进行综合目标的拓扑优化设计,结果表明该方法进行车身结构的概念设计可行且有效。同时,经对比根据设计经验和基于正交试验定义权重系数的两种方法得出的优化结果,其车身的刚度和前6阶频率均有不同程度的提高,且结构更加合理,同时提高了计算效率。     

基于I-DEAS的客车车身骨架轻量化优化设计

利用有限元软件I-DEAS建立了某中型客车车身骨架的有限元模型。借助I-DEAS软件的optimization模块,以客车车身自重作为优化目标函数,选取对车身骨架总体质量影响较大的9种梁的截面积以及车身蒙皮厚度作为优化设计变量,选择应力最大值、位移最大值以及车身低阶固有频率构成约束条件对客车车身骨架进行了结构优化。经过8次迭代优化后车身骨架质量减轻了135.54kg,强度、刚度和低级频率满足使用要求。     

汽车车架结构多目标拓扑优化方法研究

为了研究以静态多工况下刚度和动态振动频率为目标函数的车架拓扑结构,提出了一种结构的多目标拓扑优化研究方法。基于实体各向同性材料惩罚函数的拓扑优化方法,采用折衷规划法定义多目标拓扑优化和多刚度拓扑优化的目标函数,而振动固有频率拓扑优化的目标函数则采用平均频率法定义。通过优化得到了同时满足静态刚度和振动低阶频率要求的汽车车架结构拓扑。该方法避免了单目标拓扑优化无法考虑其他因素的缺点,适合连续体结构的多目标拓扑优化。     

汽车车架结构多目标拓扑优化方法研究

为了研究以静态多工况下刚度和动态振动频率为目标函数的车架拓扑结构,提出了一种结构的多目标拓扑优化研究方法。基于实体各向同性材料惩罚函数的拓扑优化方法,采用折衷规划法定义多目标拓扑优化和多刚度拓扑优化的目标函数,而振动固有频率拓扑优化的目标函数则采用平均频率法定义。通过优化得到了同时满足静态刚度和振动低阶频率要求的汽车车架结构拓扑。该方法避免了单目标拓扑优化无法考虑其他因素的缺点,适合连续体结构的多目标拓扑优化。     

纯电动客车车身优化设计

以某城市纯电动客车车身骨架为研究对象,建立车身骨架的几何模型和有限元模型,进行了两种典型工况下的强度、刚度分析和基于Block Lanczos方法的自由边界条件下的模态分析。结果表明,整个车身骨架振动特性相对合理,底架前部与空气气囊连接部位以及电池组承载区域的应力偏大,顶盖变形比较明显,弯扭工况下车身骨架的最大应力超出了材料的屈服极限。采用尺寸优化的方法,运用Optistruct软件求解优化模型,得到优化后模型的强度符合要求,刚度有明显的提高,并且减重6.7%,车身的结构更加合理。     

基于拓扑优化与灵敏度分析的公交车车身骨架轻量化

运用有限元思想,采用优化设计方法,对某客车公司12 m公交车车身骨架进行了轻量化研究。以建立的车身骨架有限元模型为基础,进行了水平弯曲、极限扭转工况以及自由模态的模拟,分析了骨架的静动态特性。以骨架的一阶弯曲频率、一阶扭转频率、弯曲柔度以及扭转柔度为约束条件,以体积最小为目标函数,对骨架进行了拓扑优化。以拓扑优化结果为依据,选取371组杆件为设计变量,对骨架进行了灵敏度分析。根据拓扑优化和灵敏度分析的结果,结合企业对定型产品的规定要求以及钢结构材料的国标标准,提出了车身骨架的轻量化方案,使骨架质量减轻了240 kg。与原骨架相比,新骨架保持了振动特性,强度性能明显改善,实现了客车车身骨架轻量化目标。     

基于结构优化的客车骨架轻量化设计研究

建立了某大型客车车身骨架FE模型,获取了自由模态参数以及静态弯曲和扭转工况下的刚度和强度特性。基于分析结果,对车身骨架结构形式进行了改进。利用优化设计方法,建立了以客车薄壁梁厚度为设计变量,车身总体积和表征车身刚度的状态量为响应的优化模型。通过对影响车身轻量化和力学性能指标构件的灵敏度分析,筛选了设计变量,重新建立了以车身骨架总体积最小为目标的优化模型,得到了轻量化效果明显的优化方案。最后对轻量化模型进行典型工况分析,与初始模型进行了对比,验证了优化方案的可行性。     

基于灵敏度分析的客车车身骨架轻量化设计

将静动态性能指标作为约束条件,建立车身骨架优化设计的数学模型.引入骨架梁截面重要度评价因子,利用对目标函数和状态变量进行灵敏度分析的方法确定优化设计变量,通过有限元Ansys软件的优化设计模块,采取分步优化的方式,进行客车车身轻量化设计.对某车型的计算结果表明,在最大等效应力、扭转刚度、低阶模态频率均较好满足使用要求的前提下,车身骨架累计减重达21.1％.说明该方法是有效的.     

基于ABAQUS的新能源客车车身结构概念设计

针对某新能源客车车身结构,在建立其有限元模型的基础上,采用ABAQUS/TOSCA软件,在弯曲、极限扭转、紧急制动和急转弯四种典型工况下,对客车车身结构进行拓扑优化设计,得到车身结构最优的传力路径;在此基础上,对客车车身结构进行再设计,得到客车车身梁杆结构骨架,通过弯曲和扭转刚度分析结果表明:再设计后的车身满足设计要求...     

火炮上架的多目标拓扑优化

为避免火炮上架单目标优化时无法考虑其它工况的缺点,提出将归一化指数加权准则与固体各向同性材料惩罚模型方法相结合的火炮上架多目标拓扑优化方法。应用所提方法对某型火炮上架进行多目标拓扑优化设计,得到同时满足火炮后座与复进工况下刚度要求的上架最优拓扑结构。对上架结构进行了有限元验证,确认所提方法的可行性。     

基于Altair-OptiStruct的客车车身结构拓扑优化设计

采用Altair-OptiStruct对某型客车车身结构进行拓扑优化计算,实现客车车身结构轻量化设计。根据优化空间最大化的原则,建立车身拓扑优化模型,然后分别对弯曲工况和弯扭组合工况进行车身结构拓扑计算,最后对新的车身结构性能进行验证评价。结果表明:拓扑优化后的车身骨架性能得到了提高、质量减少3.8%,优化结果可为客车轻量化设计提供参考。     

基于应力约束的多相材料结构拓扑优化设计

传统的固体各向同性材料惩罚模型(SIMP)难以准确描述多相材料结构应力约束拓扑优化问题,鉴于此,提出一种基于可分离应力插值模型的多相材料结构应力约束拓扑优化设计方法.利用可分离应力插值模型计算多相材料结构的刚度和应力,以结构的体积最小化作为目标函数,采用改进的P范数求解各相材料结构的最大应力,以各相材料结构的最大应力作...     

城市客车车身骨架有限元分析及改进设计

分析了城市客车车身骨架有限元模型的建立方法,以梁壳混合单元建立某6108大客车车身骨架有限元模型,完成了车身静力特性分析.主要分析了静态弯曲工况(匀速直线运动)、静态扭转工况(通过扭曲路面)、紧急制动工况、紧急转弯工况的应力变形情况.还完成了车身模态特性分析,主要分析自由状态下整车的前六阶振型图.对整车各部分骨架提出的轻量化方案使整车骨架质量降低6.53%,但没有增加应力变形水平.     

客车车身骨架的瞬态动力学分析

为了分析动态工况对客车车身骨架的影响,建立了客车车身结构的有限元分析模型,重点研究了车身骨架结构在动态弯曲工况和动态扭转工况下的瞬态响应。从车身骨架瞬态响应分析中可以看出:车身骨架最大应力值为247.7 MPa,没有超过材料的屈服极限,扭转工况下的最大应力随时间的变化呈"抛物线"状,而弯曲工况下最大应力随时间波浪振动、逐渐减小,最大位移随时间的变化呈"马鞍"状;无论是扭转工况还是弯曲工况,其Z向速度在波峰时均为零,此时加速度达到最大值。由此验证了该客车设计的合理性,所得结果可直接为该款客车的进一步优化分析提供参考依据。