車架輕量化
關注創建者：匿名 創建時間：2022-04-08
車架輕量化的視頻教程
車架輕量化的實例教程
1、 在未改變生產工藝及工裝的前提下，副車架優化后滿足企業標準的各項力學指標，
2、 副車架重量由24.5 Kg降到22 Kg，減重8%，實現了低成本地輕量化設計。
該方法對其它底盤件的輕量化設計具有實際的參考價值。
趙韓等采用有限元法對某型號半掛汽車車架結構的應力分布進行了分析， 形成了車架的初始設計方案， 進而從有限元分析的結果出發形成優化設計即輕量化設計所需要的數學模型。并在對有限元模型進行試驗驗證的基礎上， 提出了該車架結構的輕量化設計方案并進行了有限元強度分析，確定了較合理的車架輕量化設計方案。
桂良進建立了某型載貨車車架結構的應力分析有限元模型，計算了多種工況下車架結構的應力分布并以已有的試驗結果進行驗證。在此基礎上，提出該車架結構的輕量化設計方案， 并進行了改進設計后車架結構的強度分析，確定了合理的輕量化設計方案。
蘇慶等運用CAE 技術對某微型客車車架進行了結構分析與優化設計，首先計算了靜力撓度， 靜態彎曲、扭轉剛度， 然后求解了固有模態， 并在此基礎上獲得典型道路激勵下的瞬態響應， 此外， 還對車架典型薄壁梁結構的耐撞性吸能特性進行研究， 配合實驗數據， 對車架結構進行了合理的改進設計， 實現了滿足輕量化要求的靜態優化設計目標。
由此，CAE 技術在各種特性車的車架的輕量化設計研究中得到了廣泛的應用，并取得了顯著效果。
4結語
綜合國內外已經開展的研究，采用CAE 技術在汽車結構輕量化的理論研究和實際應用都取得了重要的進展。無論是從方案設計、方案評價、模型建立、工程分析等諸多方面實現對汽車零部件的精簡、輕質、整合，還是對輕量化后汽車的操縱穩定性、強度和剛度、行駛安全性、乘坐舒適性等性能指標進行分析與評價，最終都實現減輕汽車質量，提高燃油經濟性， 減少排放污染的目標。彰顯了CAE 技術在汽車研發過程中的作用日益重要。
展開 并在對有限元模型進行試驗驗證的基礎上， 提出了該車架結構的輕量化設計方案并進行了有限元強度分析，確定了較合理的車架輕量化設計方案。桂良進建立了某型載貨車車架結構的應力分析有限元模型，計算了多種工況下車架結構的應力分布并以已有的試驗結果進行驗證。在此基礎上，提出該車架結構的輕量化設計方案， 并進行了改進設計后車架結構的強度分析，確定了合理的輕量化設計方案。蘇慶等運用CAE 技術對某微型客車車架進行了結構分析與優化設計，首先計算了靜力撓度， 靜態彎曲、扭轉剛度， 然后求解了固有模態， 并在此基礎上獲得典型道路激勵下的瞬態響應， 此外， 還對車架典型薄壁梁結構的耐撞性吸能特性進行研究， 配合實驗數據， 對車架結構進行了合理的改進設計， 實現了滿足輕量化要求的靜態優化設計目標。
由此，CAE 技術在各種特性車的車架的輕量化設計研究中得到了廣泛的應用，并取得了顯著效果。
結語
綜合國內外已經開展的研究，采用CAE 技術在汽車結構輕量化的理論研究和實際應用都取得了重要的進展。無論是從方案設計、方案評價、模型建立、工程分析等諸多方面實現對汽車零部件的精簡、輕質、整合，還是對輕量化后汽車的操縱穩定性、強度和剛度、行駛安全性、乘坐舒適性等性能指標進行分析與評價，最終都實現減輕汽車質量，提高燃油經濟性， 減少排放污染的目標。彰顯了CAE 技術在汽車研發過程中的作用日益重要。
展開 *本文投稿自工程機械制造行業用戶張俊
車架是起重機三大結構件之一，其剛度、強度性能對起重機的吊載性能、可靠性、安全性有著至關重要的作用。大量研究表面，汽車燃油消耗的50%是由整車重量引起的，整車重量每降低10%，燃油經濟性可提高3.8%。輕量化設計是指在保證其基本性能的情況下，盡可能提高材料利用率，將重量做到最低，這是降低成本節約能耗的重要手段之一。
本文通過 HyperMesh 有限元軟件的 OptiStrcut 優化模塊，對某汽車起重機車架進行截面尺寸、板厚優化，最終重量降低了253Kg，預計單臺節約成本1200元。
1 車架輕量化設計理論
優化理論
輕量化設計通常包含新型材料的開發和自身結構的優化這兩種路徑，本文則是通過第二種路徑來實現車架的輕量化設計。本文的結構優化設計指的是:基于 OptiStruct 內置的可行方向法（MFD），對主體焊接總成的厚度、尺寸進行最佳組合設計的理論與方法。這種設計思想的具體實現方式是:基于一定的程序算法，在設計可行域內，逼近能夠滿足預期設計目標的、最符合設計要求的狀態。由于此內置算法基于的是梯度優化算法，采用這種方案通常不一定能在全局找到最優的一個解，但是能得到一個比之前更優的設計，在工程上具有很重要的實際意義。此優化算法具有以下特征：
自動調整設計變量逐漸趨于最優區域，避免了設計人員以經驗注意為驅動來進行設計的思路；
基于梯度運算的優化算法，大大提高了計算效率；
可根據實際情況，設置多個合理的初值點，使得優化結果逐漸趨于全局最優解；
可通過設置各個工況“權重”的方式實現多目標的優化設計。
操作步驟
優化過程包含3個關鍵要素，即設計變量、約束條件、目標函數。
展開 可見，碳纖維增強復合材料是汽車輕量化新型材料的優良選擇。
對于將拓撲優化應用到結構輕量化設計中，國內外的學者也做了大量研究。楊暢[8]基于變密度法和SIMP懲罰優化準則來構建拓撲優化，對汽車傳動軸進行了輕量化，結果使車軸總體上降低了10%的質量。孫志遠等[9]用拓撲優化的方法對汽車前車架進行了輕量化設計，車架在結構優化后減輕了30.8%;Kiani等[10]用拓撲優化的方法對鎂材料的車身進行輕量化設計，仿真結果顯示了車身在滿足碰撞和振動要求下，質量大幅減少。
本文采用碳纖維復合材料代替傳統鋼制材料車門進行輕量化設計。首先對傳統車門進行靜力學和模態性能分析，然后以分析結果為參考，采用等質量替換法，獲得碳纖維復合材料車門的有限元模型，以復合材料車門質量最小化為目標函數，靜態性能為約束條件，進行了自由尺寸優化、尺寸優化、鋪層順序優化，最后進行了優化規整和性能驗證，實現了在滿足性能要求的前提下，車門整體減重48.3%。
1 傳統車門有限元模型與性能分析
1.1 有限元網格的劃分
車門是由多個零部件組成的，包括車門外板、車門內板、防撞梁、玻璃窗框、鉸鏈加強板、門鎖加強板、翻邊及其余部件（如導軌等）。
在CATIA中建立幾何模型，導入HyperWorks，進行網格劃分，網格劃分結果如圖1所示。
圖1 車門網格劃分圖
對整個車門的所有網格進行質量檢查，主要參數如表1所示。
表1 本文網格質量參數
1.2 傳統車門的靜力學和模態分析
依據國家有關強制標準，參考FMVSS和ULSCA研究成果，綜合分析新能源汽車車門在許多研究中施加的工作載荷，確定了4種典型靜力學工況，分別為垂直工況、車門窗框角部工況、上部扭轉工況、下部扭轉工況。
以垂直工況為例，車門垂直受載下的載荷模型如圖2所示。
展開 
車架輕量化的相關專題、標簽、搜索
車架輕量化的最新內容
輕量化浪潮下的技術風口
在 AR/VR、車載成像、消費電子等領域對 “輕、薄、高清” 的極致需求驅動下，超表面成像技術正從實驗室走向產業化，成為顛覆傳統光學的核心路徑。但超表面設計 “跨尺度難、算力成本高、設計閉環斷裂” 等痛點，嚴重制約技術落地。
超表面是由亞波長（小于工作波長）微納結構單元周期性 / 非周期性排布的二維人工光學器件，厚度僅為傳統透鏡的
今日16:00，Ansys官方『Ansys 結構輕量化優化設計解決方案及案例分析』介紹Ansys Mechanical拓撲優化仿真解決方案，以及輕量化結構設計的工程案例分析，感興趣的下滑預約學習??
時間：5月12日（星期二），16:00-17:00
內容簡介：
1. Ansys Mechanical 拓撲優化仿真解決方案
2.輕量化結構設計案例分析
講師：
<p class="ql-align-justify">Ansys 5月應用系列線上研討會共10場，主題覆蓋AI+優化、光學、電弧、熱管理、材料決策…等主題，希望幫助工程師深入掌握仿真能力的應用價值，精彩內容持續全年，歡迎大家報名參與！</p><p>歡迎加入直播交流聊，獲取專屬開播提醒、直播回放、直播PPT及完整日程實時更新，干貨不錯過！</p><p class="ql-align-center">
隨著聚變技術的不斷發展，小型化、緊湊型托卡馬克裝置逐步興起，這類裝置具有體積小、成本低、部署靈活等優勢，適用于科研實驗、小型示范等場景，同時也對聚變電源提出了輕量化、集成化的新需求。相較于大型托卡馬克裝置的電源系統，小型化聚變裝置的電源需在更小的體積內實現高功率、高精度輸出，具備集成度高、重量輕、便于安裝等特點。
為適配小型化聚變裝置的需求，國內企業逐步推進聚變電源的輕量化與集成化研發
OAS軟件提供輕量化解決方案2個月前
緊湊型望遠鏡案例分析
簡介
緊湊型望遠鏡作為便攜觀測類光學核心設備，以反射鏡緊湊排布實現光路折疊與像差校正，在壓縮體積的同時保障望遠成像效果，是便攜觀測、安防偵察及消費級觀景設備的關鍵組件，其光學結構的合理性直接決定成像分辨率、視場范圍與設備便攜性，需嚴格滿足輕量化與高成像的雙重設計標準。本項目基于 OAS 光學軟件，通過光機一體化建模、多維度像差校正與雜散光優化，構建高性能緊湊型望遠鏡光學方案
仿真+AI技術為快消包裝行業賦能提速、降本增效、推動可持續發展。
“
輕量化設計不僅關乎成本削減，更在于放大環保影響力。每減少一克材料，都能節省樹脂用量、減少廢棄物產生，且隨著貨架上數百萬件產品的規?；?，成效將十分顯著。而 PhysicsAI 讓我們能夠以前所未有的速度實現這些成果。
—— Kinetic Vision 開發總監
Shane
</p><p><br></p><p><br></p><p><strong>1 車架輕量化設計理論</strong></p><p><br></p><p><strong>優化理論</strong></p><p><br></p><p>輕量化設計通常包含新型材料的開發和自身結構的優化這兩種路徑，本文則是通過第二種路徑來實現車架的輕量化設計。
AUTO TECH China 2026 第十三屆廣州國際汽車輕量化技術及車用材料展覽會
The 13th International Automotive Materials and Lightweight Technology Expo
AUTO TECH China 第十三屆國際汽車輕量化技術及車用材料展覽會是關于各種先進汽車材料及汽車輕量化的解決方案，如金屬材料
<p><br></p><p><strong>仿真+AI技術為快消包裝行業賦能提速、降本增效、推動可持續發展。</strong></p><p><br></p><p><br></p><p>“</p><p class="ql-align-justify">輕量化設計不僅關乎成本削減，更在于放大環保影響力。每減少一克材料，都能節省樹脂用量、減少廢棄物產生，且隨著貨架上數百萬件產品的規?；?，成效將十分顯著
1 車架輕量化設計理論
優化理論
輕量化設計通常包含新型材料的開發和自身結構的優化這兩種路徑，本文則是通過第二種路徑來實現車架的輕量化設計。本文的結構優化設計指的是:基于 OptiStruct 內置的可行方向法（MFD），對主體焊接總成的厚度、尺寸進行最佳組合設計的理論與方法。
