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优化设计在车身当中的应用

优化设计技木在工程结构设计领域具有广泛的应用前景, 随着汽车设计水平的不断提高, 许多先进的科学技术用于产品开发设计, 如有限元分析技术, 可以很快对各种设方案进行分析计算, 为设计人员提供选择的依据, 但是结构的改进方案还需人来确定, 效率不高且有一定局限性。而优化设计计算可以在有限元结构分析基础上, 确定设计变量, 根据各种设计要求和设计目标,建立优化设计模型, 通过优化计算给出你希望得到的设计参数。因此可以说, 这是设计方法的巨大进步。

但是, 建立优化设计模型, 特别是复杂结构的优化设计模型, 是有难度的, 如汽车车身结构, 就很难逐个描述设计参数或性能参数。优化设计计算是建立在结构分析基础之上的, 所以, 首先要建立分析模型, 在确认分析模型的准确性之后, 可进一步建立优化设计模型。考虑到有限元分析模型中有对结构进行分块处理的超单元方法, 因此将超单元方法与优化计算结合, 可以解决建立复杂结构优化设计模型问题。这样可以在超单元内做局部结构的优化设计模型, 并可以考虑对整体结构的影响。复杂结构其它部分的优化也可以逐步完成。

车身结构的有限元网格是分块进行划分的, 然后将各块的网格模型进行连接, 由于本文要对后围加强梁做优化计算, 所以将加强梁作为一个超单元处理, 为说明车身网格划分情况, 以车头和驾驶室两部分为例,简略介绍车身分析模型的组成情况。

驾驶室主要由薄钢板和薄壁梁焊接构成, 对驾驶室结构划分单元网格时, 主要用板单元和梁单元模拟, 各构件之间的焊接关系, 视具体结构用多点约束或刚性元作专门处理。

  车头结构同样由薄钢板和薄壁梁组成,各板件之间的连接大多是螺栓连接, 薄壁梁大部分是附于板件上的加强筋。

将驾驶室和车头结构的网格模型进行连接, 组成整体车身结构的有限元分析模型网格。

在新车身的开发设计中, 用有限元结构分析方法, 对各种可能的车身整体或局部的结构设计方案进行了分析计算, 为车身设计提供了有价值的数据。在此基础上, 运用优化设计方法, 对驾驶室后围板加强梁的质优化问题进行了研究, 并提出采用超单元优化计算方法对复杂车身结构进行优化设计计算的途径。

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