【技术实现步骤摘要】
本申请涉及车轮结构的优化设计，尤其涉及一种面向车轮的优化集成设计方法。
技术介绍
1、针对现有车轮研发设计现状有如下几个方面：
2、1.随着新能源市场的崛起，缩短开发周期，降低研发成本成为目前新能源主机厂的主流诉求以此来达到快速上市抢占市场，基于此，对于作为零部件的车轮来说，开发周期亦逐渐缩短，由传统燃油车的平均3天一版次缩短为每1天一版次，且靠传统的经验难以满足日益增长的车轮重量、车轮性能要求，遂优化手段需介入到日常开发中来，然而目前优化手段多处于手动阶段，不同优化方法所需设置有较大差异，且设置繁琐，操作门槛高，效率低下，不能有效介入到开发周期越来越短的重难点项目开发中来；
3、2.传统优化采用优化、3d造型、重分析的迭代方式，优化工程师与产品工程师沟通成本巨大，产品工程师对于优化结果的解读能力不足，不能满足日益缩减的开发周期；
4、3.由新能源车的特点决定，降低整车重量是解决里程焦虑提升续航的关键之一，提升nvh性能是国产主机厂提升车辆行驶质感的关键途径，且新能源车由于电池包的存在，整车整备质量提高20%-30%左右，车轮重量\载荷比降低15%左右，车轮nvh目标提升40%左右，单一传统的优化方法难以满足目前的要求；
5、4.传统优化采用单一材料优化，由于车轮生产工艺的原因，车轮各部位-轮辐、法兰盘、轮辋、内外轮缘的材料性能各不相同，单一材料在优化过程中易引起部分结构的结构冗余过大或者结构安全性能不足；
6、5.车轮是典型的圆周对称结构和循环对称结构，在传统优化方法
7、因此，如何实现合理的快速优化、集成利用各种优化方法的优势，在车轮设计过程中同时考虑安全性、可靠性、工艺性、轻量化等要求，有效解决结构冗余或者结构安全性不足，快速获得满足要求的车轮设计，提高车轮设计质量，缩短车轮研发设计周期，降低设计成本成为亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本申请提供了一种面向车轮的优化集成设计方法，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。
2、根据本申请实施例的第一方面，获取初始车轮结构；根据所述初始车轮结构，选用由拓扑优化方法、参数化形状优化方法、材料结构一体化优化方法等任选至少一种方法组成的第一集成优化策略，进行车轮优化集成概念设计，获得重量和可靠性综合评估满足要求的车轮模型；根据所述重量和可靠性综合评估满足要求的车轮模型，选择自由尺寸优化方法、自由形状优化方法等任选至少一种方法组成的第二集成优化策略，进行车轮优化集成详细设计；根据所述车轮详细设计，进行基于网格的快速载荷和边界条件加载，进行车轮造型dsam验证；获得最终的轻量化车轮结构。
3、在一个实施方式中，初始车轮结构为用于基础性能分析的有限元模型。所述性能分析选自以下中的至少任一项内容：动刚性分析；径向疲劳分析；弯曲疲劳分析；13度冲击分析；模态分析；可靠性分析；强度分析。
4、在一个实施方式中，根据所述初始车轮结构，选用由拓扑优化方法、参数化形状优化方法、材料结构一体化优化方法等任选至少一种方法组成的第一集成优化策略，进行车轮优化集成概念设计，获得重量和可靠性综合评估满足要求的车轮模型。选择方法的依据或原则包括但不限于以下内容：
5、对车轮进行轻量化设计，选用拓扑优化方法；
6、基于体网格，对车轮采用正向设计，完成从无到有的过程，选用拓扑优化方法；
7、改善车轮的局部性能，保持车轮体模型径向相同、周向一致，选用参数化形状优化方法；
8、进行车轮改型，基于已有车轮设计新车轮，选用材料结构一体化优化方法；
9、在一个实施方式中，根据所述重量和可靠性综合评估满足要求的车轮模型，选择自由尺寸优化方法、自由形状优化方法等任选至少一种方法组成的第二集成优化策略，进行车轮优化集成详细设计。选择方法的依据或原则包括但不限于以下内容：
10、基于壳网格改善车轮表面性能，选用自由尺寸优化方法；
11、基于体网格改善车轮表面性能，选用自由形状优化方法。
12、在一个实施方式中，所述第一、第二集成优化策略选自以下至少一种：
13、在拓扑优化获得车轮初始构型之后，使用参数化形状优化进行车轮的局部性能提升，车轮初始构型有限元网格模型直接用于参数化形状优化；
14、在拓扑优化获得车轮初始构型之后，使用材料结构一体化优化进行车轮的局部性能提升，车轮初始构型有限元网格模型直接用于材料结构一体化优化；
15、在拓扑优化获得车轮初始构型之后，使用自由尺寸优化进行车轮的局部性能提升，车轮初始构型有限元网格模型直接用于自由尺寸优化；
16、在拓扑优化获得车轮初始构型之后，使用自由形状优化进行车轮的局部性能提升，车轮初始构型有限元网格模型直接用于自由形状优化；
17、已有车轮结构完成参数化形状优化之后，基于优化后车轮有限元模型，使用材料结构一体化优化进行车轮的局部性能提升；
18、已有车轮结构完成参数化形状优化之后，基于优化后车轮有限元模型，使用自由尺寸优化进行车轮的局部性能提升；
19、已有车轮结构完成参数化形状优化之后，基于优化后车轮有限元模型，使用自由形状优化进行车轮的局部性能提升；
20、已有车轮结构完成材料结构一体化优化之后，基于优化后车轮有限元模型，使用参数化形状优化进行车轮的局部性能提升；
21、已有车轮结构完成材料结构一体化优化之后，基于优化后车轮有限元模型，提取车轮外表面包壳网格，使用自由尺寸优化进行车轮的局部性能提升；
22、已有车轮结构完成材料结构一体化优化之后，基于优化后车轮有限元模型，使用自由形状优化进行车轮的局部性能提升；
23、在一个实施方式中，对所述初始车轮结构进行拓扑优化的方法包括以下步骤：
24、基于所述初始车轮结构，设置拓扑优化设计空间，可以设置的区域选自以下中的至少任一项内容：轮辐包络空间；轮辐背腔减重窝空间及其包络的外表面；
25、根据所述初始车轮结构的有限元模型的性能分析结果，设置拓扑优化的响应，所述响应选自以下中的至少任一项：组合柔度性能、体积分数、重量、应力、频率等；
26、根据所述体积分数响应，设置拓扑优化的约束条件，分别设置不同体积分数约束，提交多个优化计算。
27、可以定义所述拓扑优化设计空间的工艺约束，选自以下中的至少任一项：最小筋尺寸、对称（循环对称、循环对称和平面对称）等。
28、根据所定义的响应，设置拓扑优化的目标函数，选自以下中的至少任一项：组合柔度系数、重量、频率等。
29、基于所述拓扑优化设计空间、约束条件和目标函数，选择拓扑优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，所述初始车轮结构为用于基础性能分析的有限元模型。
3.根据权利要求2所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，所述性能分析包括动刚性分析、径向疲劳分析、弯曲疲劳分析、13度冲击分析、模态分析、可靠性分析以及强度分析中的至少任一项。
4.根据权利要求1所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，各优化方法能够单独使用或联合使用。
5.根据权利要求4所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，联合使用多个优化方法时，顺序不限。
6.根据权利要求1所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，所述第一、第二集成优化策略选自以下至少一种：
7.根据权利要求1所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，选用拓扑优化方法对初始车轮结构进行拓扑优化，所述拓扑优化方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7中所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，所述工艺约束中的对称包括循环对
9.根据权利要求1所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，选用参数化形状优化方法对初始车轮结构进行参数化形状优化，所述参数化形状优化方法包括以下步骤：
10.根据权利要求1所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，选用材料结构一体化优化方法对初始车轮结构进行材料结构一体化优化，所述材料结构一体化优化方法包括以下步骤：
11.根据权利要求1所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，所述自由尺寸优化方法包括以下步骤：
12.根据权利要求1所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，所述自由形状优化方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，所述初始车轮结构为用于基础性能分析的有限元模型。
3.根据权利要求2所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，所述性能分析包括动刚性分析、径向疲劳分析、弯曲疲劳分析、13度冲击分析、模态分析、可靠性分析以及强度分析中的至少任一项。
4.根据权利要求1所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，各优化方法能够单独使用或联合使用。
5.根据权利要求4所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，联合使用多个优化方法时，顺序不限。
6.根据权利要求1所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特征在于，所述第一、第二集成优化策略选自以下至少一种：
7.根据权利要求1所述的面向车轮的优化集成设计方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：李达，郎玉玲，孟晓贺，高健，孔德才，李健，刘双勇，乔侠，刘海峰，赖宇阳，方立桥，范文慧，
申请(专利权)人：中信戴卡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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