[发明专利]汽车白车身轻量化分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种汽车白车身轻量化分析方法。

背景技术

随着国内汽车行业的迅猛发展，汽车的普及率越来越高，国内各大汽车企业的产品开发能力也取得了巨大进步。目前，如何设计开发出更适合客户所需的产品，如何缩短新车型开发周期，降低开发成本，提高开发质量是每个汽车企业需要解决的新课题。同时随着汽车排放、油耗和碰撞安全法规等的日益严格，汽车重量也被要求不断减少，汽车轻量化技术已成为业界研究的难点和热点，如汽车白车身的轻量化研究。

目前在汽车白车身的轻量化研究当中，采用有限元分析、优化设计的方法是一个重要方向。但是，如何选取设计变量、分析方法及技术路线，一直是困扰技术人员的难题，一定程度上限制了汽车白车身的轻量化研究，而且，在减重后，汽车白车身各种性能能否满足设计要求，以及哪些零件仍然具有潜在的减重空间，也是设计人员需要考虑的问题。不仅如此，目前的汽车白车身轻量化研究，通常是采用单一学科(考察目标)的分析方法，而各个学科之间相互联系、相互影响，采用单一学科的分析方法进行分析是不全面的，无法在满足多学科、多个目标基础上在各性能之间找到最优方案。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种能够进行全面分析的汽车白车身轻量化分析方法。

一种汽车白车身轻量化分析方法，包括：

将汽车白车身的每个优化尺寸设定为一个设计变量，并将所述汽车白车身的各阶模态频率值、弯曲刚度值、扭转刚度值及各极限工况下的最大主应力设定为目标函数；

分别对每个所述设计变量进行试验设计与仿真计算，以得到每个所述设计变量对应的响应函数值，并根据所有的所述响应函数值，建立近似模型；

基于建立的所述近似模型，对各个所述设计变量进行多学科多目标优化，以得到变量的Pareto解集。

上述汽车白车身轻量化分析方法，将汽车白车身的参数尺寸作为设计变量，并通过对每个设计变量进行试验设计与仿真计算，以得到每个设计变量对应的响应函数值，然后根据所有的响应函数值，建立近似模型，最后基于建立的近似模型，对各个设计变量进行多学科多目标优化，以得到变量的Pareto解集，即在满足各个目标函数(考察目标)的基础上，得到了汽车白车身的参数尺寸的最优解集，实现了汽车白车身的轻量化。不仅如此，上述汽车白车身轻量化分析方法，将汽车白车身的各阶模态频率值、弯曲刚度值、扭转刚度值及各极限工况下的最大主应力作为目标函数，实现了多学科、多目标的全面分析，使得能够在满足多学科、多目标的基础上，在各性能之间找到汽车白车身的最优尺寸参数。

进一步地，在所述将汽车白车身的每个优化尺寸设定为一个设计变量，并将所述汽车白车身的各阶模态频率值、弯曲刚度值、扭转刚度值及各极限工况下的最大主应力设定为目标函数的步骤之前，所述汽车白车身轻量化分析方法还包括：

分别对所述汽车白车身进行模态分析、弯曲刚度分析、扭转刚度分析和极限强度分析，以对应得到所述各阶模态频率值、所述弯曲刚度值、所述扭转刚度值及所述各极限工况下的最大主应力。

在所述分别对所述汽车白车身进行模态分析、弯曲刚度分析、扭转刚度分析和极限强度分析，以对应得到所述各阶模态频率值、所述弯曲刚度值、所述扭转刚度值及所述各极限工况下的最大主应力的步骤之前，所述汽车白车身轻量化分析方法还包括：

建立所述汽车白车身的有限元模型及所述汽车的多体动力学模型。

进一步地，对所述汽车白车身进行模态分析的步骤包括：

基于建立的所述汽车白车身的有限元模型，采用Lanczos算法，在预设频率范围内，对所述汽车白车身进行模态分析，以得到所述各阶模态频率。

进一步地，所述预设频率范围为0-70Hz。

进一步地，对所述汽车白车身进行弯曲刚度分析的步骤包括：

对建立的所述汽车白车身的有限元模型设定弯曲约束条件，并施加预设力，以获取所述弯曲刚度值。

进一步地，对所述汽车白车身进行扭转刚度分析的步骤包括：

对建立的所述汽车白车身的有限元模型设定扭转约束条件，并施加预设扭矩，以获取所述扭转刚度值。

进一步地，对所述汽车白车身进行极限强度分析的步骤包括：

基于建立的所述汽车的多体动力学模型，提取所述各极限工况下的强度载荷；

根据所述各极限工况下的强度载荷，采用惯性释放方法，分别对所述汽车白车身进行应力计算，以获取所述各极限工况下的最大主应力。