一种白车身轻量化优化设计方法技术

本发明专利技术公开了一种白车身轻量化优化设计方法，具体涉及白车身轻量化领域，优化设计方法包括：S1：确立单自由度体系模型，基于结构动力学广义坐标法确定体系及结构在振动时位移曲线，S2：建立体系运动方程，先采用直接平衡法的刚度法，建立计算模型，S3：方程数据与白车身结构对比，惯性力F

【技术实现步骤摘要】
一种白车身轻量化优化设计方法


[0001]本专利技术涉及白车身轻量化领域，更具体地说，本专利技术涉及一种白车身轻量化优化设计方法。

技术介绍

[0002]随着汽车保有量和产销售量逐年上升，迫使我国石油对外依存度逐年上升，节能降耗已刻不容缓，采用传统设计方法来提升汽车的燃油经济性已难有较大的空间，然而车身轻量化是目前较为有效的方法。
[0003]现有的白车身轻量化优化设计方法存在不足之处，不能通过改变材料、优化设计方法及改良制造工艺，使车身零件数量减少、车身质量减轻、抗扭刚度提高及增强弯曲刚度及冲击荷载，方法过程不够直接，设计数据不够直观。
[0004]在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种白车身轻量化优化设计方法，本专利技术所要解决的技术问题是：如何通过改变材料、优化设计方法及改良制造工艺，使优化过程直接，设计数据更加直观，具有较好的轻量化效果。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种白车身轻量化优化设计方法，所述优化设计方法包括：
[0007]S1：确立单自由度体系模型，基于结构动力学广义坐标法确定体系及结构在振动时位移曲线，位移曲线为y(x,t)，根据位移函数φ
k
(x)的线性组合表示为：组合系数A
k
(t)为体系的广义坐标；
[0008]S2：建立体系运动方程，先采用直接平衡法的刚度法，建立计算模型，然后建立平衡方程F(t)＝F
I
+F
D
+F
S
，其中惯性力弹性力F
S
＝ky，阻尼力m为白车身结构模型，水平位移y(t)，k为外部无重弹簧的刚度，c为无重阻尼器的阻尼系数，F(t)为随时间变化的荷载，由此得到体系的运动方程
[0009]S3：方程数据与白车身结构对比，惯性力F
I
代表白车身结构的制动性能数据，弹性力F
S
代表白车身结构的弯曲、转弯及扭转性能数据，阻尼力F
D
代表白车身结构的冲击荷载性能数据。
[0010]实施方式为，确立单自由度体系模型，基于结构动力学广义坐标法确定体系及结构在振动时位移曲线，位移曲线为y(x,t)，根据位移函数φ
k
(x)的线性组合表示为：组合系数A
k
(t)为体系的广义坐标，建立体系运动方程，先采用直接平衡法的刚度法，建立计算模型，然后建立平衡方程F(t)＝F
I
+F
D
+F
S
，其中惯性力弹
性力F
S
＝ky，阻尼力m为白车身结构模型，水平位移y(t)，k为外部无重弹簧的刚度，c为无重阻尼器的阻尼系数，F(t)为随时间变化的荷载，由此得到体系的运动方程方程数据与白车身结构对比，惯性力F
I
代表白车身结构的制动性能数据，弹性力F
S
代表白车身结构的弯曲、转弯及扭转性能数据，阻尼力F
D
代表白车身结构的冲击荷载性能数据，GFRP混合材料主要包括片状模压复合塑料(SMC)、玻璃纤维毡增强热塑性材料(GMT)和树脂传递模塑料材料(RTM)，材料比例SMC：GMT：RTM范围为0.2-0.35:0.3-0.4:0.2-0.5，在此比例下调整GFRP混合材料的状态，白车身支架结构采用CFRP材料，其比例范围为0.8-0.95，在此比例下调整CFRP材料的状态，成型工艺采用液压成型、内高压成型、热成型及铝合金半固态成型，焊接方式采用中频焊接、激光焊接及特种焊接，根据体系运动方程的计算结果调整材料比列，在多种性能指标合格的前提下，开始降低车身质量，采用有限元软件，对白车身结构进行了有限元分析，计算白车身结构在制动、弯曲、转弯、扭转及冲击荷载工况下的应力。
[0011]在一个优选地实施方式中，白车身结构包括支架结构和部件结构，且白车身部件结构采用的GFRP混合材料。
[0012]在一个优选地实施方式中，GFRP混合材料主要包括片状模压复合塑料(SMC)、玻璃纤维毡增强热塑性材料(GMT)和树脂传递模塑料材料(RTM)，材料比例SMC：GMT：RTM范围为0.2-0.35:0.3-0.4:0.2-0.5。
[0013]在一个优选地实施方式中，白车身支架结构采用CFRP材料，其比例范围为0.8-0.95。
[0014]在一个优选地实施方式中，白车身结构的成型工艺采用液压成型、内高压成型、热成型及铝合金半固态成型。
[0015]在一个优选地实施方式中，白车身结构的的焊接方式采用中频焊接、激光焊接及特种焊接。
[0016]在一个优选地实施方式中，根据体系运动方程的计算结果调整材料比列，在多种性能指标合格的前提下，开始降低车身质量。
[0017]在一个优选地实施方式中，采用有限元软件，对白车身结构进行了有限元分析，计算白车身结构在制动、弯曲、转弯、扭转及冲击荷载工况下的应力。
[0018]本专利技术的技术效果和优点：
[0019]本专利技术通过改变材料、优化设计方法及改良制造工艺，可使车身零件数量减少约20-30％，车身质量减轻15-25％，抗扭刚度提高60-70％，振动特性改善30-40％，同时增强了弯曲刚度及冲击荷载，该方法过程直接，设计数据更加直观，具有较好的轻量化效果。
具体实施方式
[0020]在将结合本专利技术的实施例更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施
例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多示例实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的示例实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、方法、实现或者操作以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
[0022]本专利技术提供了一种白车身轻量化优化设计方法，所述优化设计方法包括：
[0023]S1：确立单自由度体系模型，基于结构动力学广义坐标法确定体系及结构在振动时位移曲线，位移曲线为y(x,t)，根据位移函数φ
k
(x)的线性组合表示为：组合系数A
k
(t)为体系的广义坐标；
[0024]S2：建立体系运动方程，先采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种白车身轻量化优化设计方法，其特征在于：所述优化设计方法包括：S1：确立单自由度体系模型，基于结构动力学广义坐标法确定体系及结构在振动时位移曲线，位移曲线为y(x,t)，根据位移函数φ
k
(x)的线性组合表示为：组合系数A
k
(t)为体系的广义坐标；S2：建立体系运动方程，先采用直接平衡法的刚度法，建立计算模型，然后建立平衡方程F(t)＝F
I
+F
D
+F
S
，其中惯性力弹性力F
S
＝ky，阻尼力m为白车身结构模型，水平位移y(t)，k为外部无重弹簧的刚度，c为无重阻尼器的阻尼系数，F(t)为随时间变化的荷载，由此得到体系的运动方程S3：方程数据与白车身结构对比，惯性力F
I
代表白车身结构的制动性能数据，弹性力F
S
代表白车身结构的弯曲、转弯及扭转性能数据，阻尼力F
D
代表白车身结构的冲击荷载性能数据。2.根据权利要求1所述的一种白车身轻量化优化设计方法，其特征在于：白车身结构包括支架结构和部...

【专利技术属性】
技术研发人员：程艳，吴正乾，
申请(专利权)人：湖南机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：