【技术实现步骤摘要】
车身骨架拓扑优化方法、装置、设备及介质
本说明书一个或多个实施例涉及结构拓扑优化相关
，尤其涉及一种车身骨架拓扑优化方法、装置、设备及介质。
技术介绍
近年来汽车工业飞速发展，随之而来的是能源的巨大消耗以及空气污染物带来的严峻环境问题，而汽车轻量化属于针对上述问题的基础节能技术，通过汽车轻量化能够有效降低能源消耗并且减少空气污染物的排放。汽车轻量化可分为结构化设计、轻量化材料的应用以及先进制造工艺等3个主要层面，结构优化又包括结构尺寸优化、形状优化、拓扑优化以及多学科设计优化等，大型车与小型车的优化亦不相同，目前，针对于大型车中的车身骨架的结构优化设计，主要采用的方法为对传统车身结构进行局部轻质材料替换及有限元分析验证；或采用拓扑优化的方法，在原始结构有限元分析结果的基础上，建立局部或整体的拓扑优化模型进行求解，最后，提取拓扑优化结果，将其变为可制造的方案。现有的方法或虽有一定轻量化效果，但并不能保证材料分配的合理性；其一般基于轿车的成熟经验，然而，其均存在以下缺点：第一，拓扑优化过程中采用平面单元，结果可制造性差；第二，拓扑优化过程中通常需要对拓扑结果进行修正和圆整，这个过程会产生很大的性能偏差；第三，整套流程繁琐复杂。
技术实现思路
有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种车身骨架拓扑优化方法、装置、设备及介质，以解决现有车身结构优化过程中会出现性能偏差的问题。基于上述目的，第一方面，本说明书一个或多个实施例提供了一种车身骨架拓扑优化方法，所述方法包括...
【技术保护点】
1.一种车身骨架拓扑优化方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取车身骨架的三维模型，将所述三维模型导入有限元分析系统以建立车身骨架有限元模型，以基结构法在所述车身骨架有限元模型的节点间添加杆件，得到拓扑优化模型；/n确定车身骨架的优化目标材料、材料变量以及约束条件，包括：/n以车身骨架的结构成本为优化目标设计结构成本的目标函数，以车身骨架的结构使用的材料变量中的弹性模量、密度、许用应力及成本为设计变量，以应力约束、位移约束及离散约束为约束条件，以对所述车身进行拓扑优化；/n根据所述车身骨架的优化目标、材料变量以及约束条件，通过所述拓扑优化模型结合预设算法得到所述车身骨架的目标优化结构。/n
【技术特征摘要】
1.一种车身骨架拓扑优化方法，其特征在于，所述方法包括：
获取车身骨架的三维模型，将所述三维模型导入有限元分析系统以建立车身骨架有限元模型，以基结构法在所述车身骨架有限元模型的节点间添加杆件，得到拓扑优化模型；
确定车身骨架的优化目标材料、材料变量以及约束条件，包括：
以车身骨架的结构成本为优化目标设计结构成本的目标函数，以车身骨架的结构使用的材料变量中的弹性模量、密度、许用应力及成本为设计变量，以应力约束、位移约束及离散约束为约束条件，以对所述车身进行拓扑优化；
根据所述车身骨架的优化目标、材料变量以及约束条件，通过所述拓扑优化模型结合预设算法得到所述车身骨架的目标优化结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述车身骨架确定若干子基结构，每一子基结构为所述车身骨架立体结构的一位面结构；
根据所述子基结构的特点，结合所述优化目标、材料变量以及约束条件，通过所述拓扑优化模型结合预设算法得到所述子基结构的目标优化结构；
结合各所述子基结构的子目标优化结构确定所述车身骨架的目标优化结构。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定车身骨架的优化目标材料、材料变量以及约束条件，包括：
材料的变量集合为{1，......，M}，则弹性模量Ee∈{E1，...，EM}，密度ρe∈{ρ1，...，ρM}，许用应力[σ]e∈{[σ]1，...，[σ]M}，及成本ce∈{c1，...，cM}；
引入二进制变量γem∈{0，1}来代表对于第e个杆件；
材料变量定义如下：
其中，m∈{1，......，M}；
杆件的属性表征如下：
对所述材料变量施加不等式约束，
其中，N为基结构包含的杆件总数量；
设计目标函数为：
其中，le为杆件e的长度；
则所述拓扑优化模型表示为：
其中，δd代表节点位移；分别代表节点位移的上下限；分别代表杆件e的最大许用压应力和最大许用拉应力；x，γ分别为尺寸变量集合、材料变量集合；
以所述拓扑优化模型进行仿真分析，当达到仿真结束条件时，结合所述约束条件求解出所述车身骨架的目标优化结构。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述有限元分析系...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨易，韩征彤，胡洪波，郑乐典，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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