[发明专利]一种汽车流水槽支架的多学科优化设计方法

说明书

本发明涉及一种汽车流水槽支架的多学科优化设计方法，包括以下步骤：步骤1，确定流水槽支架优化设计的相关参数，其中控制因子为流水槽支架的具体尺寸参数；步骤2，将步骤1中的控制因子作为设计变量，采用实验设计方法，生成多组样本数据；步骤3，根据步骤2中的多组样本数据，分别针对NVH性能和行人保护性能建立有限元模型并进行仿真分析；步骤4，基于步骤3中的仿真分析结果，分别针对NVH性能和行人保护性能构建相应的近似模型；步骤5，基于步骤4中的两个近似模型，对流水槽支架进行参数优化。本发明实现了NVH性能和行人保护的联合仿真和多学科优化，能够更高效地设计流水槽支架的结构，确定流水槽支架结构的具体参数。

技术领域

本发明涉及整车性能的多学科设计优化，具体涉及一种汽车流水槽支架的多学科优化设计方法。

背景技术

随着汽车保有量的增长，道路交通事故和伤亡人数也在迅速增长，而行人头部往往是事故中最需要保护的受伤害部位。对于乘用车来说，行人头部极易撞击到汽车前风挡玻璃的底部区域，此区域中流水槽支架结构设计及其刚度直接影响行人头部的伤害值。行人保护要求头部撞击到前风挡玻璃底部区域时，需要此区域易发生变形，对撞击能量起变形→缓冲→吸能作用，缓解对行人头部伤害，这就要求流水槽支架在承受大冲击时刚度较小。

同时，汽车流水槽支架设计要兼顾整车NVH性能，要求流水槽支架具备足够的刚度，避免前风挡玻璃模态和声腔模态发生耦合从而引发的整车加速轰鸣等相关问题。NVH性能和行人保护对流水槽支架设计的要求往往是相互矛盾的。

目前，在产品开发过程中，主流汽车厂商主要采用“串行设计”模式，即优先保证行人保护性能，其次验证流水槽结构是否引发NVH性能问题。存在效率低、设计质量差的问题，且不能充分考虑多学科（NVH领域、碰撞领域）之间的耦合作用。

发明内容

本发明的目的是提出一种汽车流水槽支架的多学科优化设计方法，以实现NVH性能和行人保护的联合仿真和多学科优化，能够更高效地设计流水槽支架的结构，确定流水槽支架结构的具体参数。

本发明所述的一种汽车流水槽支架的多学科优化设计方法，包括以下步骤：

步骤1，问题识别和P控制图分析，确定流水槽支架优化设计的相关参数，其中控制因子为流水槽支架的具体尺寸参数；

步骤2，制定步骤1中控制因子的设计空间，将步骤1中的控制因子作为设计变量，采用实验设计方法，生成多组样本数据；

步骤3，根据步骤2中的多组样本数据，建立整车NVH有限元模型进行NVH性能仿真分析，建立行人保护有限元模型进行行人保护性能仿真分析；

步骤4，基于步骤3中的仿真分析结果，分别针对NVH性能和行人保护性能构建相应的近似模型；

步骤5，基于步骤4中的两个近似模型，以“行人头部伤害指数≤设计目标值，加速噪声最大值≤设计目标值”为约束条件，以“行人头部伤害指数最小，加速噪声最大值最小”为优化目标，对流水槽支架进行参数优化，调用步骤3中的有限元模型对优化方案进行验证。

进一步，所述步骤1具体为：问题识别和P控制图分析，识别和确定流水槽支架优化设计的相关参数：输入信号为行人保护工况下的汽车速度、NVH工况下的汽车加速时发动机产生的力和力矩；控制因子为流水槽支架的具体尺寸参数；噪声因子为流水槽支架的加工尺寸偏差、流水槽支架的焊点位置偏差；输出状态为行人头部伤害指数、关注转速加速噪声最大值。

进一步，所述步骤2具体为：制定所述步骤1中控制因子的设计空间，将所述步骤1中的控制因子作为设计变量，采用优化拉丁超立方实验设计方法，制定实验设计数据表，生成多组样本数据。

进一步，所述步骤3具体为，根据所述步骤2中的多组样本数据，相应地建立多组流水槽支架结构，根据多组流水槽支架结构建立多组整车NVH有限元模型并进行整车加速噪声仿真分析；根据多组流水槽支架结构建立行人保护有限元模型并进行碰撞分析。