[发明专利]一种提升汽车空调压缩机支架模态的拓扑优化方法

说明书

本发明公开了一种提升汽车空调压缩机支架模态的拓扑优化方法，包括：构建压缩机系统、压缩机支架和动力总成的三维装配模型，并对三维装配模型进行结构分散和网格划分；构建并划分压缩机支架的设计区域和非设计区域；以单元的相对密为拓扑设计变量，采用SIMP算法对压缩机支架的设计区域进行拓扑优化；施加边界条件，获取优化变量，约束及优化目标；采用相对密度拓扑优化算法并经过多次迭代计算，求得拓扑优化后的压缩机支架；对拓扑优化后的压缩机支架进行修正，并得到优化后的压缩机支架的三维模。通过上述方案，本发明具有逻辑简单、优化可靠等优点，在汽车空调压缩机支架优化技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

技术领域

本发明涉及汽车空调压缩机支架优化技术领域，尤其是一种提升汽车空调压缩机支架模态的拓扑优化方法。

背景技术

汽车空调压缩机是汽车空调制冷系统的心脏，起着压缩和输送制冷剂蒸汽的作用。其中，压缩机和发动机在特定转速下容易形成共振，产生的噪声会使成员感觉不适。其中支架又是解决压缩机振动传递的重要方面。

因此，急需要提出一种逻辑简单、优化可靠的提升汽车空调压缩机支架模态的拓扑优化方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种提升汽车空调压缩机支架模态的拓扑优化方法，本发明采用的技术方案如下：

一种提升汽车空调压缩机支架模态的拓扑优化方法，包括以下步骤：

构建压缩机系统、压缩机支架和动力总成的三维装配模型，并对三维装配模型进行结构分散和网格划分；获取压缩机系统、压缩机支架和动力总成的材料属性；

构建并划分压缩机支架的设计区域和非设计区域；

以单元的相对密为拓扑设计变量，采用SIMP算法对压缩机支架的设计区域进行拓扑优化；

施加边界条件，获取优化变量，约束及优化目标；

采用相对密度拓扑优化算法并经过多次迭代计算，求得拓扑优化后的压缩机支架；

对拓扑优化后的压缩机支架进行修正，并得到优化后的压缩机支架的三维模。

进一步地，所述SIMP算法采用基于最小柔度的优化模型，其表达式为：

ρ(x)＝x_eρ₀

其中，所述KU＝F，x_e表示单元的相对密度，ρ₀和E_o分别是均质实体的密度和弹性矩阵，p表示惩罚因子，表示单元的弹性矩阵系数，U和F分别表示位移矢量和力矢量，K表示总体刚度矩阵，T表示矩阵转置，N表示单元总数，e^T表示弹性矩阵转置，K₀表示单元刚度矩阵，Ue表示单元位移矢量，f表示体积系数。

优选地，所述多次迭代的迭代收敛容差为0.005，迭代步距为0.5。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明巧妙地以单元的相对密为拓扑设计变量，采用SIMP算法对压缩机支架的设计区域进行拓扑优化，其好处在于，SIMP算法基本思想是不引入微结构，而是引入一种假想的相对密度在0～1之间可变的材料，它吸取了均匀化方法中的经验和成果，直接假定设计材料的宏观弹性常量与其密度的非线性关系。

(2)本发明采用相对密度拓扑优化算法并经过多次迭代计算，求得拓扑优化后的压缩机支架，其好处在于，该支架在满足性能的同时，重量最轻，且成型性较好，充分达到了性能与重量的匹配。