概念车身梁截面厚度优化设计

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1、·设计·计算·研究·概念车身梁截面厚度优化设计*胡平郭润清侯文彬姜兆娟（大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室）【摘要】为了实现在概念设计阶段优化设计车身复杂梁截面厚度，建立了梁截面几何属性和PSO优化算法，并基于UG/OPEN平台开发了梁截面设计和梁截面厚度优化模块，实现了多约束条件下车身梁截面厚度的优化设计。针对某一具体车型进行了概念车身梁截面厚度优化设计，使优化目标车身质量实现了轻量化，同时改善了模型弯曲刚度和扭转刚度。主题词：车身梁截面概念设计厚度优化中图分类号：U463.82文献标识码：A文章编号：1000－3703（2011）10－0001－05OptimalDesign

2、forBeamSectionThicknessofConceptVehicleBodyHuPing,GuoRunqing,HouWenbin,JiangZhaojuan（StateKeyLaboratoryofStructuralAnalysisforIndustrialEquipment,DalianUniversityofTechnology）【Abstract】Foroptimizingthicknessofvehiclebodycomplicatedbeamsectionsinconceptdesignphase,algorithmsfordetermininggeometric

3、propertiesandPSOareestablished,andmodulesfordesigningsectionandoptimizingsectionthicknessaredevelopedbasedonUG/OPEN,throughwhichsectionthicknessoptimizationisimplementedundermulti-constraints.Beamsectionthicknessoftheconceptbodyisoptimizedforaspecificvehiclemodel,whichachieveslightweightfurther,a

4、ndimprovessimultaneouslymodelbendingandtorsionstiffness.Keywords：Body,Beamsection,Conceptdesign,Thicknessoptimization常数和翘曲常数等是计算截面刚度的主要参数，是1前言影响白车身刚度特性的重要因素[2，3]。梁截面厚度设计是车身概念设计的关键任务，假设梁截面有nc个最小腔，n条壁段，则第i壁因为截面决定了梁单元的实际性能，从而影响到整段如图1所示。车车身性能。目前，该项工作主要依靠参照某具体1152车型和试验模拟，容易造成截面厚度盈余过多，从而i+13[1~4]21204使

5、材料浪费和车身质量增加。因而，车身概念设519x6计中需要一种更好的方法来设计梁截面厚度，提高liiti车身概念模型的可靠性和合理性。18y7178本文建立了任意薄壁梁截面几何属性算法，成i1216910功开发了梁截面设计和厚度优化的专用模块，在车11身概念设计系统VCD_ICAE[5，6]中集成了上述专用模图1截面第i壁段示意块，并在UGNX5.0中成功实现商品化，在国内汽车[7~9]根据弗拉索夫薄壁杆件理论，可推导计算薄主机厂得到应用。基于上述专用模块，实现了车身壁截面属性公式：梁截面厚度的优化设计和车身质量的轻量化，提高n了车身概念设计的效率和合理性。A=Σliti（1）i=1n2

6、梁截面设计模块122Ix=Σ（yi+yi+1+yiyi+1）liti（2）31车身梁截面的几何截面面积、截面惯性矩、扭转觹基金项目：国家863项目资助（No.2009AA04Z101）；国家自然科学基金重点项目资助（No.10932003）；国家973项目资助（No.2010CB832700）。2011年第10期—1—·设计·计算·研究·n式中，t为厚度下限；t为厚度上限；M为质量；S122i.lowi.upbIy=Σ（xi+xi+1+xixi+1）liti（3）31为弯曲刚度；Sb_low为弯曲刚度下限；St为扭转刚度；nSt_low为扭转刚度下限。1Ixy=Σ（2xiyi+2xi+1

7、yi+1+xiyi+1+xi+1yi）liti（4）63.2灵敏度分析1snc为提高优化效率，要分析梁截面板厚度对车身13It=3乙{t（s）}ds+2ΣAiqi（5）质量的灵敏度，选择灵敏度足够大的单元作为最终01n优化对象。122Iω=Σ（ωi+ωiωi+1+ωi+1）liti（6）车身结构的灵敏度分析是指分析车身结构性能31参数fi的变化对车身结构设计参数xj的变化敏感式中，Ai为第i腔截面面积；ω为主广义扇形坐标；qi性，定