[发明专利]一种汽车底盘零件的优化与设计方法

权利要求书

1.一种汽车底盘零件的优化与设计方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一、对底盘零件进行参数化建模，建立底盘零件的有限元模型；

步骤二、对底盘零件模锻过程的工艺步骤进行成形分析，校核底盘零件的性能；

步骤三、以底盘在一个特定工况下的柔度最小化为优化目标进行拓扑优化；

步骤四、依据拓扑优化结果，对去除材料部分形状进行规整，分别确定结构参数、锻造工艺参数的初值及其变化范围，其中结构优化中以最大应力值为响应，工艺优化以等效应变值为响应，建立两者优化模型；

步骤五、基于灰色关联法确定上述目标的权值进行多目标形状优化；

步骤六、选择合适的优化算法进行迭代计算。

2.根据权利要求1所述的汽车底盘零件的优化与设计方法，其特征在于：

步骤一中，底盘零件的设计变量根据底盘零件的性能指标确定，所述性能指标包括底盘零件的工艺性能指标及结构性能指标，工艺性能指标包括各工序的等效应变值、温度、金属流动值，结构性能指标包括转向节各工况下的应力、应变值以及模态、疲劳耐久性值。

3.根据权利要求2所述的汽车底盘零件的优化与设计方法，其特征在于：

步骤二中所述模锻过程的工艺步骤包括墩粗、压弯、预锻、终锻四个工艺步骤；所述校核底盘零件的性能，包括校核底盘零件的刚度、强度性能。

4.根据权利要求3所述的汽车底盘零件的优化与设计方法，其特征在于：

步骤二中，通过步骤一建立的底盘零件的有限元模型进行有限元的成形分析，在静载工况下校核底盘零件的性能，静载工况包括最大垂向力工况、0.4g转向工况以及0.6g制动工况。

5.根据权利要求4所述的汽车底盘零件的优化与设计方法，其特征在于：

步骤三中，拓扑优化是以三种工况下的刚度进行折衷处理作为优化目标，优化模型为

式中，C(x)是以密度为设计变量的柔度函数，ω_i为三种工况下的权重，三种工况下依次取权重大小为0.4、0.4、0.3，C_i(x)是迭代次数为i时的柔度值，V(x)为第n次迭代的体积V₀表示初始体积，x_i表示第i次迭代的单元相对密度。

6.根据权利要求5所述的汽车底盘零件的优化与设计方法，其特征在于：

步骤三中的结果优化过程中选取底盘零件的关键参数作为设计变量，对关键参数进行因子筛选后得到较少的设计变量，设计变量在±10％范围内变化，根据建立的样本点进行多次模拟分析，并将底盘零件危险工况下的最大应力值作为优化目标建立优化模型，优化模型为：

而工艺参数优化模型则以锻造温度、摩擦系数为设计变量，以等效应变值为优化目标，进行多次模拟分析以建立最终的近似模型后进行优化。

7.根据权利要求6所述的汽车底盘零件的优化与设计方法，其特征在于：

步骤四以工艺与结构中多个单独的优化目标进行综合，然后通过步骤五利用灰色关联法确定各优化目标的权重系数后进行加权计算，得到综合目标函数。