一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法及系统技术方案

本申请涉及一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法及系统，其包括以下步骤：获取目标副车架的性能指标对应的目标数值，所述性能指标包括线性强度、线性疲劳、简化型模态、线性刚度和线性碰撞性能；利用目标副车架的周边布置数据，创建3D设计空间；结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，建立模拟副车架；进行拓扑优化，得到整体设计力传递路径，以及新的模拟副车架和新的目标数值，对该目标数值进行解读，得到新的整体设计力传递路径和初版3D模型。由于重新定义了影响副车架设计的性能指标，在前期可以忽略局部结构造成的引力集中，更关注于整体框架结构的寻找，减少不需要的多余结构，还为后期进行局部结构的寻找和优化提供优化方向。化提供优化方向。化提供优化方向。

【技术实现步骤摘要】
一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法及系统


[0001]本申请涉及汽车
，特别涉及一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法及系统。

技术介绍

[0002]随着国家对节能减排要求的提高及汽车行业竞争的加剧，如何应用先进的结构设计技术对汽车车架进行结构设计，实现车架的减重轻量化，并满足NVH、碰撞和强度耐久属性的要求，从而提升产品竞争力，成为未来汽车主机厂生存的关键因素之一。
[0003]在一些相关技术中，汽车高端乘用车前后副车架一般是铝制副车架，开发过程一般由设计工程师根据对标车型CAD模型根据经验沿用修改而来，然后由各属性如NVH，强度耐久，碰撞分别验证，提出优化方向，迭代一直到满足性能目标；由于根据对标车型CAD模型为基础开发设计而成，导致迭代周期长，容易反复计算(设计冗余过多)，最终设计出来的铝制副车架结构成熟度不高，不与车架周围设备匹配，并且重量重和成本高的问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法及系统，以解决相关技术中由于根据对标车型CAD模型为基础开发设计而成，其迭代周期长，设计冗余过多，并且最终设计出来的铝制副车架结构重量重的问题。
[0005]第一方面，提供了一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，其包括以下步骤：
[0006]获取目标副车架的性能指标对应的目标数值，所述性能指标包括线性强度、线性疲劳、简化型模态、线性刚度和线性碰撞性能；
[0007]利用目标副车架的周边布置数据，创建3D设计空间；
[0008]结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在所述3D设计空间内建立模拟副车架；
[0009]结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化，得到整体设计力传递路径，以及新的模拟副车架和新的目标数值，对该模拟副车架和目标数值进行解读，并基于得到的解读结果，对该整体设计力传递路径进行优化，得到新的整体设计力传递路径；
[0010]将新的整体设计力传递路径以及所述解读结果，作为初版3D数据，并建立初版3D模型。
[0011]一些实施例中，定义性能指标的具体步骤如下：
[0012]线性强度为：利用整体结构柔度指标将非线性工况下副车架各个接附点的强度计算转化为线性工况的强度计算，以使线性强度代表非线性工况和线性工况下的副车架的强度；
[0013]线性碰撞性能为：将副车架的非线性碰撞结果转化为线性碰撞结果，并将与非线性碰撞结果对标吻合度在80％以上的线性碰撞结果作为线性碰撞性能；
[0014]线性刚度，其包括接附点刚度和动刚度；接附点刚度通过建立1/2有限元悬架模型，并关联悬架KC指标中的纵向力/横向力/回正力矩三个方向的柔度目标定义，在1/2有限元悬架模型加载CAE分析柔度，并将柔度作为接附点刚度；
[0015]简化型模态，其包括一阶弯曲模态和一阶扭转模态；一阶弯曲模态包括弯曲刚度，一阶扭转模态包括扭转刚度定；弯曲刚度定义为绕副车架Y轴的弯曲以及副车架X轴的弯曲；扭转刚度定义为副车架前后左右四个角落的扭转形态刚度。
[0016]一些实施例中，在根据所述初版3D数据建立初版3D模型之后，还包括以下步骤：
[0017]对所述初版3D模型进行CAE线性校核，并记录第一结果；
[0018]对所述初版3D模型进行CAE非线性校核，并记录第二结果；
[0019]将第一结果和第二结果进行对标关联，若关联度超过80％以上，则所述初版3D模型符合要求；
[0020]否则，调整所述性能指标的目标数值，重复结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在所述3D设计空间内建立模拟副车架；结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化，得到整体设计力传递路径，以及新的模拟副车架和新的目标数值，对该目标数值进行解读，并基于得到的解读结果，对该整体设计力传递路径进行优化，得到新的整体设计力传递路径；将新的整体设计力传递路径以及所述解读结果，作为初版3D数据，并建立初版3D模型的步骤；直到第一结果和第二结果关联度超过80％以上为止。
[0021]一些实施例中，在所述初版3D模型符合要求之后，进行以下步骤：
[0022]创建局部设计空间，创建基于局部空间的优化模型；
[0023]将符合要求初版3D模型的对应的性能指标的目标数值作为变量的目标输入，利用该优化模型进行拓扑优化：
[0024]对优化后的结果进行解读，得到所述初版3D模型的局部设计力传递路径。
[0025]一些实施例中，根据所述初版3D模型和所述局部设计力传递路径，并输入尺寸与形貌设计变量，创建临时3D模型；
[0026]通过调用实际求解器对临时3D模型进行DOE拟合响应面计算优化，最终得到终版结构3D模型。
[0027]一些实施例中，在建立初版3D模型创建完毕后，将简化型模态计算的弯曲刚度和扭转刚度替换为模态频率。
[0028]一些实施例中，结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在所述3D设计空间内建立模拟副车架，具体包括以下步骤：
[0029]基于初始车架的结构，建立第一设计优化空间，并利用该第一设计优化空间，判断初始车架的结构可能的冗余部分；
[0030]基于第一设计优化空间以及初始副车架空腔部分填充得到第二设计优化空间；
[0031]基于第二设计优化空间往外扩张直到周边布置空间不再允许，得到第三设计优化空间；
[0032]基于第三设计优化空间，并结合所述性能指标、目标数值和制造工艺进行得到模拟副车架。
[0033]一些实施例中，对该模拟副车架和目标数值进行解读，包括以下步骤：
[0034]对单一工况下每个性能指标的优化结果解读，以找到每个性能指标材料的最佳布
置情况；
[0035]同时利用重量分布分析，解读出在三维XYZ空间内，对每个性能指标影响比较大的空间材料，以及每个性能指标对应的最优设计力传递路径；
[0036]获取所有所有工况的解读结果进行复合解读，以确定占主导作用的性能指标，并确定出工程意义的片体型面或者框架中心线，并在新的模拟副车架中创建对应的线框模型和型面大面；
[0037]结合制造工艺，确定型材、空腔铸造和拔模铸造的具体区域，以及各个区域的连接方式。
[0038]一些实施例中，在结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化之前，还包括以下步骤：
[0039]对于模拟副车架的框架结构比较明显的结构，设置工艺约束；对于型面比较明显的结构，设置大面约束。
[0040]第二方面，提供了一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计系统，其包括：
[0041]第一模块，其用于获取目标副车架的性能指标对应的目标数值，所述性能指标包括线性强度、线性疲劳、简化型模态、线性刚度和线性碰撞性能；
[0042]第二模块，其用于利用目标副车架的周边布置数据，创建3D设计空间；
[0043]第三模块，其用于结合目标副车架的重量、性能指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：获取目标副车架的性能指标对应的目标数值，所述性能指标包括线性强度、线性疲劳、简化型模态、线性刚度和线性碰撞性能；利用目标副车架的周边布置数据，创建3D设计空间；结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在所述3D设计空间内建立模拟副车架；结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化，得到整体设计力传递路径，以及新的模拟副车架和新的目标数值，对该模拟副车架和目标数值进行解读，并基于得到的解读结果，对该整体设计力传递路径进行优化，得到新的整体设计力传递路径；将新的整体设计力传递路径以及所述解读结果，作为初版3D数据，并建立初版3D模型。2.如权利要求1所述的多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，其特征在于，定义性能指标的具体步骤如下：线性强度为：利用整体结构柔度指标将非线性工况下副车架各个接附点的强度计算转化为线性工况的强度计算，以使线性强度代表非线性工况和线性工况下的副车架的强度；线性碰撞性能为：将副车架的非线性碰撞结果转化为线性碰撞结果，并将与非线性碰撞结果对标吻合度在80％以上的线性碰撞结果作为线性碰撞性能；线性刚度，其包括接附点刚度和动刚度；接附点刚度通过建立1/2有限元悬架模型，并关联悬架KC指标中的纵向力/横向力/回正力矩三个方向的柔度目标定义，在1/2有限元悬架模型加载CAE分析柔度，并将柔度作为接附点刚度；简化型模态，其包括一阶弯曲模态和一阶扭转模态；一阶弯曲模态包括弯曲刚度，一阶扭转模态包括扭转刚度定；弯曲刚度定义为绕副车架Y轴的弯曲以及副车架X轴的弯曲；扭转刚度定义为副车架前后左右四个角落的扭转形态刚度。3.如权利要求1或2所述的多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，其特征在于，在根据所述初版3D数据建立初版3D模型之后，还包括以下步骤：对所述初版3D模型进行CAE线性校核，并记录第一结果；对所述初版3D模型进行CAE非线性校核，并记录第二结果；将第一结果和第二结果进行对标关联，若关联度超过80％以上，则所述初版3D模型符合要求；否则，调整所述性能指标的目标数值，重复结合目标副车架的重量、性能指标及目标数值，在所述3D设计空间内建立模拟副车架；结合制造工艺，对模拟副车架进行拓扑优化，得到整体设计力传递路径，以及新的模拟副车架和新的目标数值，对该目标数值进行解读，并基于得到的解读结果，对该整体设计力传递路径进行优化，得到新的整体设计力传递路径；将新的整体设计力传递路径以及所述解读结果，作为初版3D数据，并建立初版3D模型的步骤；直到第一结果和第二结果关联度超过80％以上为止。4.如权利要求3所述的多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法，其特征在于，在所述初版3D模型符合要求之后，进行以下步骤：创建局部设计空间，创建基于局部空间的优化模型；将符合要求初版3D模型的对应的性能指标的目标数值作为变量的目标输入，利用该优化模型进行拓扑优化：...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓晓姣，王丕玉，刘侃，胡振东，彭湃，
申请(专利权)人：岚图汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：