[发明专利]一种车身结构优化方法

说明书

本发明公开一种车身结构优化方法。所述方法包括：建立车身结构有限元模型；建立车内空间体积有限元模型，并与车身结构有限元模型进行节点重合处理得到耦合模型，使车内空间体积随车身结构改变而改变；建立反映结构形状变化的形状变量，根据结构性能参数相对形状变量的变化梯度即灵敏度的大小对形状变量进行筛选，所述结构性能参数包括车身结构性能参数和车内空间性能参数；以经筛选后的形状变量为优化变量，设置约束条件，以车身结构性能最优和车内空间性能最优为目标，进行多目标优化。本发明所述方法能够同时使车身结构性能和车内空间性能有明显提高，解决了现有优化设计存在的不能同时兼顾车身结构性能和车内空间性能的问题。

技术领域

本发明属于汽车结构优化技术领域，具体涉及一种车身结构优化方法。

背景技术

汽车车内空间包括汽车车内总体积、行李厢体积、乘员头部空间、肩部等局部空间尺寸指标等，作为汽车人机工程的重要指标，影响乘坐驾驶、舒适性、安全性，对于汽车设计具有重要意义。车身结构性能包括车身结构刚度、耐久性和模态等性能。随着用户对汽车振动噪声、舒适性等要求越来越高，对车身结构性能提出了更高要求。

汽车车内空间和车身结构性能作为汽车的重要性能设计指标，在传统开发中两者往往会发生冲突，汽车整体参数和概念阶段造型确定之后，车身结构性能和车内空间就是一对矛盾，为了保证其中一个性能需要以牺牲另一个性能为代价，很难同时兼顾车身结构性能与车内空间性能。这种矛盾容易造成设计反复和开发节点滞后，随着用户对二者要求的越来越高，对现有开发模式提出了更大挑战。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种车身结构优化方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种车身结构优化方法，包括：

步骤1，建立车身结构有限元模型；

步骤2，建立车内空间体积有限元模型，并与车身结构有限元模型进行节点重合处理得到耦合模型，使车内空间体积随车身结构改变而改变；

步骤3，建立反映结构形状变化的形状变量，根据结构性能参数相对形状变量的变化梯度即灵敏度的大小对形状变量进行筛选，所述结构性能参数包括车身结构性能参数和车内空间性能参数；

步骤4，以经筛选后的形状变量为优化变量，设置约束条件，以车身结构性能和车内空间性能最优为目标，进行多目标优化。

进一步地，所述车内空间包括整体空间和局部空间。

进一步地，所述步骤2建立车内空间体积有限元模型的方法包括：

提取车内与空气接触的表面使其构成一个密闭的声学空腔，并将所述声学空腔划分成具有变化梯度的实体网格；

从实体网格内部去掉不参与结构变形、体积值固定的实体网格部分；在保证精度的前提下，通过从外到内逐步增大网格尺寸，优化剩余部分的网格密度；由有限元处理软件实时输出随车身结构改变的剩余部分的体积值。

进一步地，在所述步骤2建立车内空间体积有限元模型后还包括：

分别采用车身结构有限元模型和所述耦合模型计算相同的结构性能参数，如果两种模型的计算结果的误差小于设定的阈值，表明车内空间体积有限元模型满足精度要求；否则，修改车内空间体积有限元模型，并重新进行验证。重复上述步骤，直到车内空间体积有限元模型满足精度要求。

进一步地，所述步骤3对形状变量进行筛选的方法包括：

选取N个结构性能参数，并分别计算每个结构性能参数相对每个形状变量的灵敏度；

按照下式计算每个形状变量的综合灵敏度：