本发明专利技术公开了一种基于有限元分析的汽车后背门小桌板结构优化方法，其中，具体步骤如下：S1:基于总布置要求和经验设计的初版方案进行有限元分析；S2:根据分析值和目标值差距，进行结构力学分析；S3:考虑制造可行性，保留必要的安装硬点位置，建立未开筋条的平板小桌板模型作为初始模型；S4:针对初始模型进行拓扑优化；S5:基于优化模型进行参数化建模；S6:对所述特征参数进行相关灵敏度分析；S7:综合考虑制造可行性，约束模型特征参数的厚度。本发明专利技术具有能够通过拓扑优化和尺寸优化分析，可以使小桌板结构满足静力变形和模态频率，同时减小重量实现轻量化，从理论上提供了小桌板结构优化设计合理性的效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有限元分析应用领域，特别涉及一种基于有限元分析的汽车后背门小桌板结构优化方法。
技术介绍
1、如今随着旅行车，suv及越野车的热度不断上升，越来越多的用户选择自驾游，因此一套好的车载设备，可以方便乘客放置物品，如食品、笔记本电脑以及厨具，也可以满足野外露营时烹饪等需求，并可以调节角度，不用时可折叠，不占空间。现有的车载设备当中的汽车后背门小桌板，在使用过程中稳定性较差，刚度不足，摆放的物品容易脱落或滑动。而且，根据小桌板以往的经验设计或者多种结构进行对比，会增加迭代设计的周期；同时，没有针对特征尺寸对结构的影响进行详细研究，如桌板厚度和筋条厚度，使得结构材料没有达到合理的分布，造成刚度和稳定性较差及制造成本提升。因此，基于这些种种因素，需要开发一种优化方法来解决小桌板结构的合理形式，满足刚性和稳定性要求，同时实现轻量化的问题。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种能够通过拓扑优化和尺寸优化分析，可以使小桌板结构满足静力变形和模态频率，同时减小重量实现轻量化，从理论上提供了小桌板结构优化设计合理性的基于有限元分析的汽车后背门小桌板结构优化方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供的一种基于有限元分析的汽车后背门小桌板结构优化方法，其中，具体步骤如下：
3、s1:基于总布置要求和经验设计的初版方案进行有限元分析，得到静力变形；
4、s2:根据分析值和目标值差距，进行结构力学分析，增加边界约束减小变形；
>5、s3:考虑制造可行性，保留必要的安装硬点位置，建立未开筋条的平板小桌板模型作为初始模型；6、s4:针对初始模型进行拓扑优化，得到优化后的材料布局形式，获得优化模型；
7、s5:基于优化模型进行参数化建模，确定特征参数；
8、s6:对所述特征参数进行相关灵敏度分析；
9、s7:综合考虑制造可行性，约束模型特征参数的厚度，进行尺寸优化分析，得到所有尺寸的最优解，获得参数优化模型。
10、另一专利技术目的是提供一种基于有限元分析的汽车后背门小桌板结构优化方法，其中，
11、步骤101，基于总布置要求下的初始设计方案进行静力分析，确定初始变形和材料属性；
12、步骤102，基于初始变形和目标值，进行结构力学分析，优化边界条件，减小初始变形；
13、步骤103，综合考虑制造可行性，建立未开筋条的平板小桌板模型作为初始模型；
14、步骤104，针对初始模型进行拓扑优化，得到优化后的材料布局形式，获得优化模型；
15、步骤105，基于优化模型进行参数化建模，确定特征参数；
16、步骤106，对特征参数进行相关灵敏度分析；步骤107，对优化模型进行尺寸优化分析，得到尺寸优化最优解，获得参数优化模型。
17、在一些实施方式中，步骤101中初始设计方案需要考虑安装硬点和布置空间，有限元分析主要为静力分析，静力分析主要为一种工况，完全约束小桌板和后尾门安装点，小桌板承重20kg，变形量目标小于4mm，小桌板重量小于或等于1.3kg；基于初始设计方案进行静力分析，得到初始变形量18.9mm。
18、在一些实施方式中，拓扑优化包括先将初始技术方案加厚，保留必要安装孔位和建立未开筋条和减重孔的模型，约束模型的变形，通过质量最小化进行拓扑优化，得到结构保留和去除的区域；拓扑优化后加上拉绳后进行静力分析，变形量达到1.7mm，但局部厚度超出工艺制造约束，需继续迭代优化；基于拓扑优化，参数化建模确定特征参数，特征参数包括钣金支架厚度，铰链支架厚度，悬臂耳片厚度，悬臂面板厚度和筋条厚度。
19、在一些实施方式中，灵敏度分析包括已特征参数作为优化对象，确定静力变形作为约束，重量最小化作为优化目标，对特征参数进行敏感性分析，确定特征参数对静力变形的影响程度。
20、在一些实施方式中，尺寸优化分析包括设置尺寸的初始值和取值范围，以静力变形小于4mm为目标进行分析。最后根据小桌板结构涉及的压铸工艺和需求对参数优化模型进行完善，获得最终的小桌板结构。
21、本专利技术的有益效果是能够通过拓扑优化和尺寸优化分析，可以使小桌板结构满足静力变形和模态频率，同时减小重量实现轻量化，从理论上提供了小桌板结构优化设计合理性目的。由于利用有限元分析软件从拓扑优化和尺寸优化两个方面对小桌板结构进行优化分析，同时结合结构的理论力学分析，明确对小桌板刚度影响明显的特征参数，从而更加精确的提供优化设计的方向，合理分布结构材料，整体刚度变形由初始18.9mm优化到3.9mm，刚度提升明显，同时结构重量做到轻量化，满足使用目标。因此，实现了能够通过拓扑优化和尺寸优化分析，可以使小桌板结构满足静力变形和模态频率，同时减小重量实现轻量化，从理论上提供了小桌板结构优化设计合理性目的。
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【技术保护点】
1.一种基于有限元分析的汽车后背门小桌板结构优化方法，其中，具体步骤如下：
2.一种基于有限元分析的汽车后背门小桌板结构优化方法，其中，
3.根据权利要求2所述的一种基于有限元分析的汽车后背门小桌板结构优化方法，其特征在于，所述的步骤101中初始设计方案需要考虑安装硬点和布置空间，有限元分析主要为静力分析，静力分析主要为一种工况，完全约束小桌板和后尾门安装点，小桌板承重20kg，变形量目标小于4mm，小桌板重量小于或等于1.3kg；基于初始设计方案进行静力分析，得到初始变形量18.9mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的汽车后背门小桌板结构优化方法，其特征在于，所述的拓扑优化包括先将初始技术方案加厚，保留必要安装孔位和建立未开筋条和减重孔的模型，约束模型的变形，通过质量最小化进行拓扑优化，得到结构保留和去除的区域；
5.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的汽车后背门小桌板结构优化方法，其特征在于，所述的灵敏度分析包括已特征参数作为优化对象，确定静力变形作为约束，重量最小化作为优化目标，对特征参数进行敏感性分析，确定特征参数对静力变形的影响程度。
6.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的汽车后背门小桌板结构优化方法，其特征在于，所述的尺寸优化分析包括设置尺寸的初始值和取值范围，以静力变形小于4mm为目标进行分析。最后根据小桌板结构涉及的压铸工艺和需求对参数优化模型进行完善，获得最终的小桌板结构。
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【技术特征摘要】
1.一种基于有限元分析的汽车后背门小桌板结构优化方法，其中，具体步骤如下：
2.一种基于有限元分析的汽车后背门小桌板结构优化方法，其中，
3.根据权利要求2所述的一种基于有限元分析的汽车后背门小桌板结构优化方法，其特征在于，所述的步骤101中初始设计方案需要考虑安装硬点和布置空间，有限元分析主要为静力分析，静力分析主要为一种工况，完全约束小桌板和后尾门安装点，小桌板承重20kg，变形量目标小于4mm，小桌板重量小于或等于1.3kg；基于初始设计方案进行静力分析，得到初始变形量18.9mm。
4.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的汽车后背门小桌板结构优化方法，其特征在于，所述的拓扑优化包括先将初始技术...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊传安，刘书麟，
申请(专利权)人：广州超境汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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