车身钣金件形貌设计优化.pdf

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1、车身钣金件形貌设计优化段昀辉史国宏傅向阳(泛亚汽车技术中心有限公司，上海201201)【摘要】分析了车身钣金件加强筋的设计原理，并从静刚度、模态、应力分布及安全强度等方面全面分析了车身不同区域加强筋的优化目标。通过CAE形貌优化及参数化尺寸优化的方法找到最优的加强筋初始设计方案，在此基础上再通过详细考虑制造工艺等特点得到加强筋的最终设计方案。【Abstract】Thetheoryofbeadgfunctionofbodystructurepaasandperformanceaimsuchasstaticstiffness，mode，stressdi

2、stributionandstrengthindifferentregionsareanalyzed．Theoriginalbeaddesignisbroughtoutbytopographyandsizeoptimizationmethodsandbasedonoriginaldesignthefinaldesignisfixedbyconsideringthemanufacturingprocesscharacteristics．【关键词】钣金件车身加强筋设计尺寸优化doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2012．09．12

3、车身结构优化是车身轻量化的重要方法，它到最优的加强筋初始设计方案，并在此基础上通包括拓扑优化、形状优化、形貌优化等。其中形貌过详细考虑制造工艺等特点得到加强筋的最终优化是一种形状最佳化的方法，即在板型结构中设计方案。寻找最优的加强筋分布的概念方法。承载式车身结构绝大部分零件都是由钣金冲压件焊接而1加强筋的设计原理成。其合理的加强筋设计可在基本不增加零件重量及成本的前提下提高零件的刚度和模态。由于钣金的加强筋是由模具在钣金上压制而成的刚度和模态的提高，零件在疲劳工况下的强度、车沟槽。车身钣金件的厚度一般在0．6～3mm之辆的NVH性能和安全性能也会得

4、到提高，从而达间，其板厚远小于零件长和宽，属于薄板类零件。到车辆轻量化的目的。此类零件的弯曲刚度比较低，零件的最低固有频目前国内外钣金加强筋的研究主要集中在率(一阶模态)也较低。增加加强筋后，钣金零件车身单一区域或单一目标的设计方案(如文献的弯曲刚度和最低固有频率可以得到提高。[2]～[4])、加强筋作用的分析方法以及通过增如图1所示的等厚矩形薄板钣金零件，其厚加加强筋来提高零件刚度的设计规律(如文献度为h、边长为a和b。设其约束为四边铰支。[5])。本文分析了车身钣金件加强筋的设计原设钣金对应，Y，z方向的位移分别为M，，W，理，研究并全面总结了

5、钣金加强筋设计的原则和根据弹性理论，其z向振动的平衡方程为：方法：首先从静刚度、模态、应力分布及安全强度444，、a’+2+：(1)等方面分析了车身不同区域加强筋的优化目标，aa)，a’通过CAE形貌优化及参数化尺寸优化的方法找式中，D为板的弯曲刚度，收稿日期：2012—07—16上海汽车2012．09·45·图1没有加强筋的矩形薄板D：———_(2)图2具有高度H加强筋的矩形薄板(1一)IZdzq(，y)为作用在板表面上的垂直分布载荷的分布2加强筋优化设计方法集中度。板的惯性载荷的分布集度为：钣金加强筋优化设计问题可以定义为：maxPq(x，y，

6、f)=一ph(3)S．t．1b≤≤ubi=1，n≤统()≤UB，=1，m式中，t为时间；p为材料密度。其中，P代表优化中需要平衡的输出响应，也就是对式(1)解方程，可得到固有频率：优化目标，maxP即最优的某项性能或几项性能，OAmn：1T2√(L+吾)J(Lm，nl，2z，3⋯⋯．’)如刚度、模态等；为第i个设计变量；Ib和6为设计变量的下限和上限；n为设计变量的个数；当m=1，n=1时得到最低阶的固有频率：gf()为第个约束条件；馏f和咄f为约束条件()的下限和上限；m为约束条件的个数，也可以c+古(4)为0，即优化设计问题没有约束。由式(4)

7、可知，平面钣金零件在密度、厚度及2．1优化目标的定义约束不变的情况下，零件尺寸越大，最低固有频率汽车车身系统承载着各种路面工况下的动力越低。这也是大型覆盖件模态较低的主要原因。系统、底盘系统，乘员等传递来的作用力与力矩，由于平面钣金零件的z值在一h／2一h／2之受力复杂。不同的零件使用功能与受力特点不间，根据式(2)可求得平板弯曲刚度在各个区域都同，优化加强筋的设计时优化目标也不相同。车身零件总体可分为两大类：覆盖件和结构件。为。图2为具有加强筋的钣金零件，该2．1．1覆盖件加强筋的优化目标零件保持平面钣金零件厚度h及长度宽度a和b覆盖件零件的板厚

8、一般在0．85inm以下，起不变的情况下，增加了高度为的加强筋。增加到隔断车内与外界的联系，构建乘员舱空间的作加强筋的区域