本发明专利技术涉及汽车零部件优化领域，尤其涉及一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，包括以下步骤：将原实心杆总成模型简化，并根据近似原理建立等效的空心稳定杆模型，通过分析模块来获取空心稳定杆模型的静力学分析和疲劳分析结果，根据优化条件模型，对稳定杆模型的外径和壁厚进行循环优化直至获得空心稳定杆的最优参数，以优化后的数据来建立空心稳定杆模型，并执行分析步骤，采用数据对比的方式来获得最优结果。本发明专利技术通过将实心稳定杆简化为空心稳定杆的方式来进行近似替换，再以优化条件模型针对空心稳定杆进行参数上的修改，能够更快地获取将实心稳定杆优化为空心稳定杆的最优参数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及汽车零部件优化领域，尤其涉及一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法。
技术介绍
1、随着技术的不断发展和响应节能减排的政策号召，汽车领域的发展重心逐渐转向对汽车结构的轻量化，而汽车结构的轻量化通常是针对汽车车架的改进。
2、在轻量化设计中，通常会针对稳定杆进行设计，由于现有车辆的稳定杆为实心状态，因此在保证结构稳定的情况下，可以采用空心优化的方式进行处理，现有的优化方法多采用试验法，通常是设定一系列不同尺寸的稳定杆模型，再去分别分析其受力、刚度、寿命等性能，这种做法不但费时费力，而且具有较大的随机性，不能够稳定地确定最优尺寸的稳定杆模型。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术存在的不足，提供如下技术方案：
2、一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，包括以下步骤：
3、s1：将原实心杆总成模型简化，并根据近似原理建立等效的空心稳定杆模型。
4、s2：通过分析模块来获取空心稳定杆模型的静力学分析和疲劳分析结果。
5、s3：根据优化条件模型，对稳定杆模型的外径和壁厚进行循环优化直至获得空心稳定杆的最优参数。
6、s4：以优化后的数据来建立空心稳定杆模型，并执行步骤s2，采用数据对比的方式来获得最优结果。
7、作为上述技术方案的改进，所述步骤s1包括以下步骤：
8、s11：对稳定杆端部进行压扁和钻孔处理，以稳定杆端部的孔中心作为界限，将稳定杆端部简化为圆柱结构。
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p>9、s12：分离衬套与支架获得简化后的稳定杆，并标记衬套和支架固定位置的中心点坐标。10、s13：根据近似原理在简化后的稳定杆中心开设圆柱形槽口，得到与原实心杆总成模型等效的空心稳定杆模型。
11、s14：获取等效的空心稳定杆模型的外径和壁厚参数。
12、作为上述技术方案的改进，所述步骤s13中的近似原理包括下式：
13、
14、其中，ε为误差，(ε>0)，δ1和δ0表示近似值与原始值。
15、作为上述技术方案的改进，所述步骤s2包括以下步骤：
16、s21：将等效空心稳定杆模型的参数输入至分析模块中。
17、s22：通过分析模块获取等效的空心稳定杆模型的静力学分析结果。
18、s23：根据材料类型和抗拉伸强度创建疲劳参数和s-n疲劳曲线。
19、s24：通过分析模块的求解器分析疲劳参数和s-n曲线并获取空心稳定杆模型的疲劳寿命。
20、作为上述技术方案的改进，所述步骤s22包括以下步骤：
21、s221：获取空心稳定杆的杆体参数以及空心稳定杆的材料参数，并根据该参数创建空心稳定杆模型；
22、s222：采用平面梁单元beam188单元对空心杆模型进行网格划分；
23、s223：获取步骤s12中衬套的中心坐标位置，对其施加固定约束，并在空心稳定杆的两个端面施加垂直纸面方向的位移荷载；
24、s224：采用矩阵位移法，对平面梁单元组成的方程组进行求解；
25、s225：根据空心稳定杆收到的位移载荷来获取空心稳定杆的总变形程度与总等效应力。
26、作为上述技术方案的改进，所述步骤s224中所述平面梁单元组成的方程组包括下式：
27、keqe＝fe
28、其中，ke表示刚度矩阵，qe表示结点位移向量，fe表示载荷向量；
29、所述空心稳定杆的总变形程度的获取依赖于下式：
30、
31、其中，ux，uy，uz分别表示在x，y，z三个方向上受到载荷作用下产生的位移量；
32、所述空心稳定杆的总等效应力的获取依赖于下式：
33、
34、其中，σe表示等效应力，σ1、σ2和σ3分别表示三个方向的应力，由以上方程组和公式即可求得稳定杆的总变形程度和等效应力。
35、作为上述技术方案的改进，所述刚度矩阵的获取依赖于下式：
36、
37、其中，e为弹性模量，稳定杆材料一般为钢材，则e＝2.06e11；i为惯性矩，对于平面梁单元，惯性矩i＝iz＝∫y2da，式中y表示面积微元da到z轴的距离；a为横截面积，d2为稳定杆外径，d1为稳定杆内径，若稳定杆为实心，则d1＝0；l为稳定杆单元的杆长。
38、所述结点位移向量的获取依赖于下式：
39、qe＝[ui,vi,θzi,uj,vj,θzj]t
40、其中，u,v分别表示梁单元平面中的x，y方向的位移，θz表示结点在y方向上绕z轴的转角，逆时针为正，i,j表示每个稳定杆单元内部相对的结点局部编号。
41、所述载荷向量的获取依赖于下式：
42、fe＝[fxi,fyi,θzi,fxj,fyj,θzj]t
43、其中，fx，fy分别表示梁单元平面中的x，y方向的载荷，θz表示结点在y方向上绕z轴的转角，逆时针为正，i,j表示每个稳定杆单元内部相对的结点局部编号。
44、作为上述技术方案的改进，所述步骤s3包括以下步骤：
45、s31：确定需要优化的变量，并建立优化模型。
46、s32：根据优化模型来对空心稳定杆进行参数更改。
47、s33：采用中心复合设计的方式来进行试验，并采用多目标优化遗传算法对所述变量进行优化。
48、s34：根据优化结果来确定空心稳定杆的最优外径和壁厚。
49、作为上述技术方案的改进，所述优化模型包括下式：
50、
51、其中，m为质量，σ为应力，u为变形量，[u]为目标变形量，x、y为自变量，xl、yl、xh、yh分别为自变量的最小值和最大值，min表示最小，s.t.表示条件约束，d.v.表示优化变量的范围。
52、本专利技术的有益效果：
53、通过将实心稳定杆简化为空心稳定杆的方式来进行近似替换，再以优化条件模型针对空心稳定杆进行参数上的修改，并进行循环优化，直至获得最优参数，并根据最优参数来建立空心稳定杆模型，这种方式能够更快地获取将实心稳定杆优化为空心稳定杆的最优参数，从而加快稳定杆的设计和生产周期。
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【技术保护点】
1.一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，其特征在于：所述步骤S13中的近似原理包括下式：
4.根据权利要求2所述的一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，其特征在于：所述步骤S22包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，其特征在于：所述步骤S224中所述平面梁单元组成的方程组包括下式：
7.根据权利要求6所述的一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，其特征在于：所述刚度矩阵的获取依赖于下式：
8.根据权利要求1所述的一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，其特征在于：所述优化模型包括下式：
...
【技术特征摘要】
1.一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，其特征在于：所述步骤s1包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，其特征在于：所述步骤s13中的近似原理包括下式：
4.根据权利要求2所述的一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，其特征在于：所述步骤s2包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种实心稳定杆到空心稳定杆的尺寸优化方法，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄康，侯学伟，熊杨寿，孙浩，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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