車身結(jié)構(gòu)CAE的案例
車身結(jié)構(gòu)局部拓?fù)渲笇?dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例
4.定義目標(biāo)
體積分?jǐn)?shù)最小
5.優(yōu)化結(jié)果
經(jīng)過迭代，查看優(yōu)化結(jié)果在門檻后段出現(xiàn)支撐結(jié)構(gòu)。可以對(duì)此處進(jìn)行方案設(shè)計(jì)
6.結(jié)果解讀
在對(duì)應(yīng)位置增加加強(qiáng)板，扭轉(zhuǎn)剛度增加1153 Nm/°，拓?fù)鋬?yōu)化有效指導(dǎo)了扭轉(zhuǎn)剛度方案。
轉(zhuǎn)載，CAE在汽車車身NVH設(shè)計(jì)及優(yōu)化中的應(yīng)用
文章來自CAE技術(shù)聯(lián)盟
本文闡述了在轎車開發(fā)過程中，如何應(yīng)用CAE分析技術(shù)提高整車的NVH性能，并運(yùn)用CAE技術(shù)對(duì)某轎車進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)。基于數(shù)模建立有限元模型后，用CDH/AMLS軟件結(jié)合NASTRAN軟件計(jì)算了車體及車室內(nèi)流體固有模態(tài)，運(yùn)用流固耦合技術(shù)獲得激勵(lì)下的車體振動(dòng)及車室內(nèi)聲學(xué)特性結(jié)果，用CDH/VAO軟件對(duì)車身結(jié)構(gòu)不合理之處進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了滿足目標(biāo)要求的NVH性能。
相對(duì)于CAE在車身強(qiáng)度、剛度領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，NVH的CAE技術(shù)在中國起步比較晚，NVH的建模方法以及計(jì)算方法還處于摸索階段。但隨著計(jì)算機(jī)的能力及容量的越來越強(qiáng)大，軟件技術(shù)的成熟，計(jì)算結(jié)果的精度越來越高，計(jì)算方法越來越科學(xué)，CAE在汽車的NVH開發(fā)設(shè)計(jì)當(dāng)中所發(fā)揮的作用也越來越大。在汽車開發(fā)設(shè)計(jì)的初期，就已經(jīng)開始了NVH的各項(xiàng)規(guī)劃，甚至在樣車完成之前或設(shè)計(jì)圖紙完成之前，通過對(duì)現(xiàn)有車型的對(duì)比，就可以預(yù)先得到新開發(fā)車型的NVH性能指標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)加以優(yōu)化及完善。無論是從設(shè)計(jì)成本上，還是從開發(fā)周期上考慮，都為車廠更快、更好地開發(fā)出新一代車型來提供了強(qiáng)有力的保障?？梢灶A(yù)測，NVH的CAE技術(shù)，在汽車設(shè)計(jì)開發(fā)及改進(jìn)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛，而其本身也會(huì)越來越成熟，成為人們進(jìn)行汽車設(shè)計(jì)開發(fā)所不可或缺的工具[1,3]。
對(duì)白車身進(jìn)行模態(tài)分析，求得結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，從而了解結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。獲得車身的模態(tài)有試驗(yàn)和有限元計(jì)算兩種方法。而在樣車制造出來這前，有限元法是最常用的一種方法，根據(jù)目前成熟的軟件以及對(duì)材料物理特性知識(shí)的掌握，利用有限元法計(jì)算得到的車身模態(tài)值，與試驗(yàn)測試結(jié)果相比，可以控制5%的誤差范圍內(nèi)[1]。我們采用NASTRAN軟件配合CDH/AMLS軟件，后者可以在保證精度的前提下加速模態(tài)計(jì)算[2]。
展開 機(jī)器學(xué)習(xí)在汽車CAE分析中應(yīng)用 —— 以料厚變化的白車身剛度分析為例
白車身剛度分為扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度，是整車的重要性能指標(biāo)。
白車身扭轉(zhuǎn)剛度與彎曲剛度加載方式如下
白車身扭轉(zhuǎn)剛度與彎曲剛度計(jì)算公式是：扭轉(zhuǎn)剛度=扭矩/扭轉(zhuǎn)角（N.M/DEG）；彎曲剛度=力/位移（N/MM）。
影響白車身剛度的因素有料厚、結(jié)構(gòu)（整車尺寸、接頭形式、關(guān)鍵斷面）和材料（鋼、鋁合金、碳纖維）。為了減少計(jì)算規(guī)模，這個(gè)示例僅考慮料厚因素，但基本過程都是一樣的。其中使用的CAE計(jì)算軟件是Nastran，程序開發(fā)語言是Python。
示例中鈑金件數(shù)為368個(gè)，對(duì)應(yīng)同樣數(shù)目的料厚PSHELL變量。就算每個(gè)件料厚只考慮最小和最大兩種情況，以及對(duì)稱件情況，則所有料厚組合方案大約為2^200，數(shù)量巨大，根本不可能用CAE軟件計(jì)算一遍，因此首先需要進(jìn)行靈敏度分析，篩選出12個(gè)料厚變量（對(duì)應(yīng)21個(gè)件，因?yàn)閷?duì)稱件料厚是一致的）。相對(duì)于2^200個(gè)方案，現(xiàn)在只需要計(jì)算2^12=4096個(gè)方案即可。實(shí)際應(yīng)用中，如果不屬于這21個(gè)件范圍內(nèi)的部件料厚改變，可以直接認(rèn)為對(duì)白車身剛度影響極小。
示例白車身中靈敏度最高的21個(gè)鈑金件分布如下：
在4096個(gè)料厚方案自動(dòng)計(jì)算完畢后，將變量和結(jié)果輸入到機(jī)器學(xué)習(xí)程序中進(jìn)行訓(xùn)練，輸出規(guī)則模型并保存。
展開 汽車車身結(jié)構(gòu)分類
汽車車身結(jié)構(gòu)分類
汽車車身結(jié)構(gòu)從形式上說， 主要分為非承載式和承載式兩種。
非承載式車身的汽車有剛性車架，又稱底盤大梁架。車身本體懸置于車架上，用彈元件聯(lián)接。車架的振動(dòng)通過彈性元件傳到車身上，大部分振動(dòng)被減弱或消除，發(fā)生碰撞時(shí)車架能吸收大部分沖擊力，在壞路行駛時(shí)對(duì)車身起到保護(hù)作用，因此車廂變形小，平穩(wěn)性和安全性好，而且?guī)麅?nèi)噪音低。
但這種非承載式車身比較笨重，質(zhì)量大，汽車質(zhì)心高，高速行駛穩(wěn)定性較差。
承載式車身的汽車沒有剛性車架，只是加強(qiáng)了車頭，側(cè)圍，車尾，底板等部位，車身和底架共同組成了車身本體的剛性空間結(jié)構(gòu)。這種承載式車身除了其固有的乘載功能外，還要直接承受各種負(fù)荷。這種形式的車身具有較大的抗彎曲和抗扭轉(zhuǎn)的剛度，質(zhì)量小，高度低，汽車質(zhì)心低，裝配簡單，高速行駛穩(wěn)定性較好。但由于道路負(fù)載會(huì)通過懸架裝置直接傳給車身本體，因此噪音和振動(dòng)較大。
還有一種介于非承載式車身和承載式車身之間的車身結(jié)構(gòu)，被稱為半承載式車身。它的車身本體與底架用焊接或螺栓剛性連接，加強(qiáng)了部分車身底架而起到一部分車架的作用，例如發(fā)動(dòng)機(jī)和懸架及滄霸詡庸痰某瞪淼準(zhǔn)萇希瞪磧氳準(zhǔn)艸晌惶騫餐惺茉睪傘Ｕ庵中問絞抵噬鮮且恢治蕹導(dǎo)艿某性厥匠瞪斫峁?。因此，通常人们謫精汽滁h瞪斫峁夠治淺性厥匠瞪硨統(tǒng)性厥匠瞪懟?lt;/p>
非承載式車身和承載式車身都有優(yōu)缺點(diǎn)，使用在不同用途的汽車上。一般而言，非承載式車身用在貨車、客車和越野車上，承載式車身一般用在轎車上，現(xiàn)在一些客車也采用這種形式。
非承載式車身和承載式車身按照有無剛性車架劃分，什么叫車架，是首先要弄清楚的問題。車架就是支承車身的基礎(chǔ)構(gòu)件，一般稱為底盤大梁架。
展開 
汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)
黃天澤主編
汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).part1.rar
汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).part2.rar
汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).part3.rar
汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).part4.rar
白車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析報(bào)告
1.分析目的
白車身結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度不足則會(huì)引起構(gòu)件在使用過程中出現(xiàn)失效。本報(bào)告采用有限元方法對(duì)Q11白車身分別進(jìn)行了滿載、 1g制動(dòng)、0.8g轉(zhuǎn)彎、右前輪抬高150mm、左后輪抬高150mm、右前輪左后輪同時(shí)抬高150mm,6種工況的強(qiáng)度分析，觀察整車受力狀況，找出高應(yīng)力區(qū)，考察其零部件的強(qiáng)度是否滿足要求，定性地評(píng)價(jià)Q11白車身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并提出相應(yīng)建議。
2.使用軟件說明
本次分析采用HyperMesh作前處理，Altair optistruct求解。HyperMesh是世界領(lǐng)先的、功能強(qiáng)大的CAE應(yīng)用軟件包，也是一個(gè)創(chuàng)新、開放的企業(yè)級(jí)CAE平臺(tái)，它集成了設(shè)計(jì)與分析所需的各種工具，具有無與倫比的性能以及高度的開放性、靈活性和友好的用戶界面，與多種CAD和CAE軟件有良好的接口并具有高效的網(wǎng)格劃分功能；Altair Optistruct是一個(gè)綜和隱式和顯示求解器與一體的大規(guī)模有限元計(jì)算軟件，幾乎所有的線性和非線性問題都可以通過其進(jìn)行求解。通過Altair Optistruct可以進(jìn)行任何形狀、尺寸、拓?fù)?em>結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，采用固定的內(nèi)存分配技術(shù)，具有很高的計(jì)算精度和效率。
3.模型建立
對(duì)車身設(shè)計(jì)部門提供的Q11白車身CAD模型進(jìn)行有限單元離散，CAD模型以及有限元模型如圖3.1所示。白車身所有零部件均采用板殼單元進(jìn)行離散，并盡量采用四邊形板殼單元模擬，少量三角形單元以滿足高質(zhì)量網(wǎng)格的過渡需要，網(wǎng)格描述見表3.1。
展開 基于拓?fù)鋬?yōu)化的車身結(jié)構(gòu)研究
摘要：隨著CAE技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)在汽車開發(fā)中的作用也愈來愈顯著。而前期工程階段，如何布置出合理的車身骨架架構(gòu)，一直是個(gè)相對(duì)空白的地帶，也是整車正向開發(fā)過程中繞不過的坎。盡管研發(fā)工程師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，參照現(xiàn)有車型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也能進(jìn)行車身骨架架構(gòu)的設(shè)定，但總是缺乏有效手段直觀地反映不同車型結(jié)構(gòu)布置的特點(diǎn)。本文用拓?fù)鋬?yōu)化的方法，從結(jié)構(gòu)基本特征的角度來審視這一問題，并運(yùn)用該方法對(duì)某SUV車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，獲得一些直觀性的結(jié)論。
關(guān)鍵詞：車身,前期工程,拓?fù)鋬?yōu)化
1 引言
隨著對(duì)整車研發(fā)過程認(rèn)識(shí)的加深，以及對(duì)正向開發(fā)過程的探索，在車型開發(fā)前期，對(duì)車身結(jié)構(gòu)做出更合理的規(guī)劃顯得愈來愈重要。常規(guī)的研發(fā)思路之一是通過參考已有車型的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)男薷?，形成新?em>結(jié)構(gòu)，并用于新車型中。但是對(duì)于原始車型的設(shè)計(jì)思路、結(jié)構(gòu)布置的原因等缺乏系統(tǒng)的理解，或者理解不深，往往在更改過程中產(chǎn)生新的問題。為了部分解決上述問題，本文從結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的角度，對(duì)某SUV車型車身結(jié)構(gòu)的總體布置進(jìn)行初步探討，以期加深對(duì)結(jié)構(gòu)布置的理解。
2 研究方法概述
合理化的車身結(jié)構(gòu)，是滿足整車基本性能的重要保障。為了能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)布置，文獻(xiàn)[1]使用了拓?fù)鋬?yōu)化工具來布置車身結(jié)構(gòu)。其基本思路是從造型以及車內(nèi)空間布置出發(fā)，建立車身空間的基礎(chǔ)網(wǎng)格模型，然后根據(jù)一定的工況要求，對(duì)基礎(chǔ)網(wǎng)格進(jìn)行拓?fù)浞治?，并根?jù)拓?fù)浣Y(jié)果建立梁、板殼模型，并進(jìn)行多項(xiàng)性能的優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)的正向開發(fā)。本文借助于該思想，建立研究對(duì)象的結(jié)構(gòu)空間包絡(luò)，并對(duì)該包絡(luò)進(jìn)行拓?fù)浞治?，然后將仿真結(jié)果與原始結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，尋找車身結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵點(diǎn)，推測初始結(jié)構(gòu)可能的布置思想，從而加深對(duì)該研究思路的理解。
展開 車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與造型簡介
車身結(jié)構(gòu)與造型簡介
車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與造型簡介 .part1.rar
車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與造型簡介 .part2.rar
車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與造型簡介 .part3.rar
全鋁車身的材料、結(jié)構(gòu)、連接工藝對(duì)比解析
XFL鉚接圖
4、蔚來ES8
ES8白車身使用7種先進(jìn)的連接技術(shù)，分別為FDS（熱融自攻鉆）、RSW（鋁點(diǎn)焊）、CMT（冷金屬過渡弧焊）、SPR（自沖鉚接）、Adhesive結(jié)構(gòu)膠、Laser（激光焊接）、Monobolt（高強(qiáng)度抽芯拉鉚），通過多種連接工藝，合理應(yīng)用在不同部位，確保車身連接強(qiáng)度，使可靠性和穩(wěn)定性達(dá)到最佳，提高整車安全性。
ES8連接圖
5、特斯拉Model-S
特斯拉Model-S應(yīng)用了鋁點(diǎn)焊、CMT、激光焊、拉鉚、壓鉚、SPR、FDS、螺栓連接、膠結(jié)等工藝，通過熱連接技術(shù)與冷連接技術(shù)的組合應(yīng)用，優(yōu)勢互補(bǔ)；實(shí)現(xiàn)零件的連接，對(duì)控制車身精度及連接強(qiáng)度具有較大意義。
Model-s連接圖
目前成本較高車型都會(huì)大量采用冷連接，對(duì)于僅有單側(cè)空間選擇FDS，其余通過SPR連接，同時(shí)根據(jù)其結(jié)構(gòu)及公司水平進(jìn)行連接工藝的選擇，
例如，路虎XFL主要通過SPR連接，而目前國內(nèi)一些售價(jià)較低的車型會(huì)采用mig連接，因?yàn)槠涑杀据^低，但是焊接過程易產(chǎn)生變形，對(duì)于變形控制及精度要求是一個(gè)難度。
04
最 后
通過上述，我們對(duì)于這5款車身的材料、結(jié)構(gòu)、連接工藝有了初步了解，但是根據(jù)目前白車身的發(fā)展，鋼鋁混合更加是目前一個(gè)趨勢，具有利于量產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)輕量化與成本的均衡。
而隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，相信鋼鋁車身的結(jié)構(gòu)會(huì)更加成熟。
展開 結(jié)構(gòu)優(yōu)化在車身剛度性能優(yōu)化中的應(yīng)用
車身是汽車行駛運(yùn)動(dòng)過程中的主要承載體。車身由大量的部件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作條件也十分復(fù)雜。主要的工作載荷包括：驅(qū)動(dòng)慣性力，制動(dòng)慣性力，轉(zhuǎn)向慣性力，不平路面激勵(lì)力和動(dòng)力結(jié)構(gòu)載荷等等。如果車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剛度設(shè)計(jì)不足，則車身的振動(dòng)頻率會(huì)引起結(jié)構(gòu)共振，進(jìn)而引起結(jié)構(gòu)連接的強(qiáng)度失效（產(chǎn)生塑性變形），進(jìn)而導(dǎo)致車門、窗框、背門框等變形過大。最終導(dǎo)致車門卡死、玻璃破碎、密封失效、漏氣漏水等問題。分析車身的剛度，改進(jìn)車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高車體剛度是非常重要。
車身性能開發(fā)金字塔的最底層是消費(fèi)者最易感知的性能，即操穩(wěn)性能，而操穩(wěn)性能直接相關(guān)的就是車身的整體剛度性能。（車身扭轉(zhuǎn)剛度、區(qū)域剛度是和車身操穩(wěn)性能相關(guān)的，因此車身扭轉(zhuǎn)剛度的性能目標(biāo)應(yīng)該滿足操穩(wěn)性能要求，也應(yīng)該由操穩(wěn)性能需求來定義。）
通常更高的車身剛度性能對(duì)于操穩(wěn)、NVH、耐久性能是有益的，那是不是說為了提升上述相關(guān)性能可以過度提高剛度性能呢？當(dāng)然不是，剛度性能提升是要滿足結(jié)構(gòu)最優(yōu)化設(shè)計(jì)原則，即通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)來提升材料有效利用率，而不是靠粗暴地堆疊材料來提升剛度性能。在提升剛度性能時(shí)還要考慮輕量化要求，只有通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)才能夠在滿足剛度性能要求時(shí)，同時(shí)滿足動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性的要求。
結(jié)構(gòu)優(yōu)化包括拓?fù)鋬?yōu)化、形狀優(yōu)化等方法在優(yōu)化車身性能中具有非常重要的作用。拓?fù)鋬?yōu)化可以合理優(yōu)化材料分布，識(shí)別車身結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)。形狀優(yōu)化進(jìn)一步優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)形狀提升材料效率。
以上包括本田、雷諾、沃爾沃、標(biāo)志、尼桑、寶馬、雷克薩斯、斯柯達(dá)、歐寶等車型開發(fā)過程中拓?fù)鋬?yōu)化在結(jié)構(gòu)性能優(yōu)化中的案例。
展開 如何快速預(yù)測車身結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性
Odyssee
是?？怂箍倒I(yè)軟件旗下的一款跨學(xué)科、跨領(lǐng)域、跨專業(yè)的軟件產(chǎn)品，基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型，能夠?qū)崿F(xiàn)秒級(jí)實(shí)時(shí)的CAE靜態(tài)、動(dòng)態(tài)仿真、圖像識(shí)別、智能預(yù)測等，顯著縮短計(jì)算分析周期，提高生產(chǎn)效率。對(duì)于車身結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性（振動(dòng)傳遞函數(shù)）的研究，一般是通過試驗(yàn)手段或者有限元仿真方法。但試驗(yàn)的方法無論在時(shí)間成本還是金錢成本方面都比較高，采用有限元分析方法計(jì)算車身結(jié)構(gòu)的振動(dòng)傳遞函數(shù)，例如使用MSC Nastran進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算和預(yù)測，可以降低時(shí)間和試驗(yàn)投入成本。Odyssee軟件能夠根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果或有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行模型的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，來預(yù)測車身結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性，從而進(jìn)一步縮短仿真時(shí)間，并可用于研究設(shè)計(jì)參數(shù)靈敏度以及參數(shù)的優(yōu)化。
在新的車身結(jié)構(gòu)開發(fā)初期，設(shè)計(jì)工程師需要盡快知道當(dāng)前設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。使用傳統(tǒng)有限元方法進(jìn)行求解，面臨網(wǎng)格剖分、邊界條件設(shè)置、模型裝配、求解計(jì)算等一系列的工作，幾輪迭代下來也需要幾天的時(shí)間。因此有限元仿真分析往往跟不上現(xiàn)在快速產(chǎn)品設(shè)計(jì)迭代的腳步。而使用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的仿真工具Odyssee，可以在前期通過已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和仿真結(jié)果訓(xùn)練代理模型，針對(duì)新的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)秒級(jí)的動(dòng)態(tài)特性仿真預(yù)測，從而加快了車身結(jié)構(gòu)研發(fā)速度，幫助設(shè)計(jì)工程師快速完成前期的預(yù)測。
圖1. Odyssee軟件界面
Odyssee包含了兩個(gè)重要模塊：Odyssee CAE和Odyssee A-EYE。Odyssee CAE是一個(gè)獨(dú)特而強(qiáng)大的以CAE為中心的創(chuàng)新平臺(tái)，而Odyssee A-EYE是一個(gè)獨(dú)特而強(qiáng)大的基于圖像的機(jī)器學(xué)習(xí)解決方案。機(jī)器學(xué)習(xí)+CAE仿真是未來仿真的一種趨勢。
展開 
MADYMO在車身結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用
在車身開發(fā)早期階段，可以應(yīng)用MADYMO多剛體車身模型 (Frame model)進(jìn)行多種設(shè)計(jì)方案的對(duì)比，以便盡早發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計(jì)缺陷。在DV和PV階段，進(jìn)行FE模擬。
對(duì)于現(xiàn)有車型，可以利用MADYMO Frame model發(fā)現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)存在的問題，尋找改進(jìn)方案。
同時(shí)，由于MADYMO Frame model的計(jì)算效率明顯優(yōu)于FE model, 可用于platform 車型的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。由于技術(shù)保密等原因，很少有公開發(fā)表的論文。
MADYMO Frame model的缺點(diǎn)是：建模難度大、周期長。一般需要有經(jīng)驗(yàn)的工程師3個(gè)月的時(shí)間，才能建立一個(gè)validated frame model。
下文是韓國大宇的一篇論文，詳細(xì)介紹Frame model在Frontal impact中的應(yīng)用。
1999-01-0072_MADYMO_frame_model.pdf
展開 基于拓?fù)鋬?yōu)化的車身結(jié)構(gòu)研究
摘要：隨著CAE技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)在汽車開發(fā)中的作用也愈來愈顯著。而前期工程階段，如何布置出合理的車身骨架架構(gòu)，一直是個(gè)相對(duì)空白的地帶，也是整車正向開發(fā)過程中繞不過的坎。盡管研發(fā)工程師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，參照現(xiàn)有車型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也能進(jìn)行車身骨架架構(gòu)的設(shè)定，但總是缺乏有效手段直觀地反映不同車型結(jié)構(gòu)布置的特點(diǎn)。本文用拓?fù)鋬?yōu)化的方法，從結(jié)構(gòu)基本特征的角度來審視這一問題，并運(yùn)用該方法對(duì)某SUV車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，獲得一些直觀性的結(jié)論。
關(guān)鍵詞：車身,前期工程,拓?fù)鋬?yōu)化
1 引言
隨著對(duì)整車研發(fā)過程認(rèn)識(shí)的加深，以及對(duì)正向開發(fā)過程的探索，在車型開發(fā)前期，對(duì)車身結(jié)構(gòu)做出更合理的規(guī)劃顯得愈來愈重要。常規(guī)的研發(fā)思路之一是通過參考已有車型的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過適當(dāng)?shù)男薷模纬尚碌?em>結(jié)構(gòu)，并用于新車型中。但是對(duì)于原始車型的設(shè)計(jì)思路、結(jié)構(gòu)布置的原因等缺乏系統(tǒng)的理解，或者理解不深，往往在更改過程中產(chǎn)生新的問題。為了部分解決上述問題，本文從結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化的角度，對(duì)某SUV車型車身結(jié)構(gòu)的總體布置進(jìn)行初步探討，以期加深對(duì)結(jié)構(gòu)布置的理解。
2 研究方法概述
合理化的車身結(jié)構(gòu)，是滿足整車基本性能的重要保障。為了能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)的最優(yōu)布置，文獻(xiàn)[1]使用了拓?fù)鋬?yōu)化工具來布置車身結(jié)構(gòu)。其基本思路是從造型以及車內(nèi)空間布置出發(fā)，建立車身空間的基礎(chǔ)網(wǎng)格模型，然后根據(jù)一定的工況要求，對(duì)基礎(chǔ)網(wǎng)格進(jìn)行拓?fù)浞治?，并根?jù)拓?fù)浣Y(jié)果建立梁、板殼模型，并進(jìn)行多項(xiàng)性能的優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)的正向開發(fā)。本文借助于該思想，建立研究對(duì)象的結(jié)構(gòu)空間包絡(luò)，并對(duì)該包絡(luò)進(jìn)行拓?fù)浞治?，然后將仿真結(jié)果與原始結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，尋找車身結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵點(diǎn)，推測初始結(jié)構(gòu)可能的布置思想，從而加深對(duì)該研究思路的理解。
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隨著CAE 技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)在汽車開發(fā)中的作用也愈來愈顯著。而前期工程
階段，如何布置出合理的車身骨架架構(gòu)，一直是個(gè)相對(duì)空白的地帶，也是整車正向開發(fā)過程
中繞不過的坎。盡管研發(fā)工程師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，參照現(xiàn)有車型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，也能進(jìn)行車身骨架架
構(gòu)的設(shè)定，但總是缺乏有效手段直觀地反映不同車型結(jié)構(gòu)布置的特點(diǎn)。本文用拓?fù)鋬?yōu)化的方
法，從結(jié)構(gòu)基本特征的角度來審視這一問題，并運(yùn)用該方法對(duì)某SUV 車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，獲
得一些直觀性的結(jié)論。
瞿元_基于拓?fù)鋬?yōu)化的車身結(jié)構(gòu)研究.pdf
展開 設(shè)計(jì)仿真 | 如何快速預(yù)測車身結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性
Odyssee是?？怂箍倒I(yè)軟件旗下的一款跨學(xué)科、跨領(lǐng)域、跨專業(yè)的軟件產(chǎn)品，基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型，能夠?qū)崿F(xiàn)秒級(jí)實(shí)時(shí)的CAE靜態(tài)、動(dòng)態(tài)仿真、圖像識(shí)別、智能預(yù)測等，顯著縮短計(jì)算分析周期，提高生產(chǎn)效率。對(duì)于車身結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性（振動(dòng)傳遞函數(shù)）的研究，一般是通過試驗(yàn)手段或者有限元仿真方法。但試驗(yàn)的方法無論在時(shí)間成本還是金錢成本方面都比較高，采用有限元分析方法計(jì)算車身結(jié)構(gòu)的振動(dòng)傳遞函數(shù)，例如使用MSC Nastran進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算和預(yù)測，可以降低時(shí)間和試驗(yàn)投入成本。Odyssee軟件能夠根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果或有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行模型的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，來預(yù)測車身結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性，從而進(jìn)一步縮短仿真時(shí)間，并可用于研究設(shè)計(jì)參數(shù)靈敏度以及參數(shù)的優(yōu)化。
在新的車身結(jié)構(gòu)開發(fā)初期，設(shè)計(jì)工程師需要盡快知道當(dāng)前設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。使用傳統(tǒng)有限元方法進(jìn)行求解，面臨網(wǎng)格剖分、邊界條件設(shè)置、模型裝配、求解計(jì)算等一系列的工作，幾輪迭代下來也需要幾天的時(shí)間。因此有限元仿真分析往往跟不上現(xiàn)在快速產(chǎn)品設(shè)計(jì)迭代的腳步。而使用基于機(jī)器學(xué)習(xí)的仿真工具Odyssee，可以在前期通過已有的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和仿真結(jié)果訓(xùn)練代理模型，針對(duì)新的車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)秒級(jí)的動(dòng)態(tài)特性仿真預(yù)測，從而加快了車身結(jié)構(gòu)研發(fā)速度，幫助設(shè)計(jì)工程師快速完成前期的預(yù)測。
圖1.
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