汽车发动机罩拓扑设计优化分析与仿真.pdf

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1、第30卷第12期计算机仿真2013年12月文章编号：l006—9348(2013)12一0154一04汽车发动机罩拓扑设计优化分析与仿真冯颖(华南理工大学广州学院机械工程学院，广东广州510800)摘要：研究汽车发动机罩设计优化问题。汽车发动机的构造比较复杂，包含大量的零部件，传统的设计方法大多针对这些零部件的空间位置关系进行拓扑设计，这将造成汽车发动机罩发生弯曲和扭转的点比较多的问题，导致汽车发动机罩的拓扑设计过于复杂，从而降低了其性能。为了避免上述缺陷，提出了一种改进有限元模型的汽车发动机罩拓扑设计优化方法。建立汽车发动机罩有限元模型，从而获取汽车发动机罩的设计变量，为汽

2、车发动机罩拓扑设计提供了准确的数据基础。计算设计域水平集的空间位置，从而实现汽车发动机罩拓扑设计优化处理。实验结果表明，改进方法应用于汽车发动机罩拓扑结构设计，可以极大的提高汽车发动机罩的安全性和实用性，保证了汽车的整体性能，从而满足汽车用户的实际需求。关键词：发动机罩；拓扑设计；有限元模型；设计域水平集中图分类号：F127文献标识码：Boptilllizati佃Analysis锄dSimlllation0fT0polo野DesignofAutomobiIeEn西neHoodFENGYing(Sch0010fMechanicalEn蓟neeing，GuangzhouCoⅡeg

3、e0fSouthChinauniversityofMechanical，GuallgzhouGuangdong510800，China)ABSTRACT：Theoptimizationdesignofautomobileen孚nehoodwa8researchedintlIisarticle．Basedonthe6niteelememmodel，itputforwardaIl叩timizationmetllodforautomobileen舀nehoodtopologydesign．Anautomobileen一西nehoodfiIliteelememmodelw鹊estab

4、lished，soastoobtaincarhooddesignvariables．Formecarh00d，theto-pologydesigncanprovideaccuratedatabasis．nespacepositionofdesigndomainlevelsetwascomputedtorealizetlletopologyoptimizationdesignofcarhood．Experimentalresultsshowthattheimpmvedalgorithmpresentedinthisp印ercaJlgreadyiIlcIeasethes如ty锄d

5、pLacticabilityoftheautomobileen百neh00daJldeIlsuretllattlle0verallper_fo彻锄ceofthecar．soastomeettheuser'sactualneeds．KEYWo瑚粥：En百nehood；Top0109ydesigrI；Finiteelementmodel；LevelsetofdesigIldomain1引言随着汽车制造产业的迅速发展，汽车已经逐步深入到生产和生活的诸多方面，给人们的生产、生活带来了极大的便利¨J。在汽车制造过程中，发动机是一个核心的组成部分，而发动机罩是发动机的一个保护壳旧J。如何

6、设计合理的发动机罩已经成为汽车制造领域需要研究的热点问题，受到了很多学者的广泛关注∞1。现阶段，主要的汽车发动机罩拓扑设计方法包括基于自适应成长算法的汽车发动机罩拓扑设计方法、基于中问距离惩罚因子的汽车发动机罩拓扑设计方法和基于离散结构变换算法的汽车发动机罩拓扑设计方收稿日期：2013一07—25修回日期：2013一08—29—154一法H“1。其中，最常用的是基于自适应成长算法的汽车发动机罩拓扑设计方法o“。由于汽车发动机罩拓扑设计方法拥有极其广阔的发展空问，因此受到了很多学者的重视，具有较强的实际价值哺J。汽车发动机的构造比较复杂，包含大量的零部件，针对这些零部件的空间位

7、置关系进行拓扑设计，将造成汽车发动机罩发生弯曲和扭转的点比较多，导致汽车发动机罩的拓扑设计过于复杂，从而降低了其性能。9J。为了避免上述传统算法的弊端，提高汽车发动机罩的安全性和实用性，提出了一种有限元模型的汽车发动机罩拓扑设计方法。通过构建一个发动机罩有限元模型，计算设计域水平集的空间位置，从而实现了汽车发动机罩拓扑设计优化处理，使汽车的整体性能得到改善。2汽车发动机罩的载荷工况汽车发动机罩的工况分为弯曲工况、扭转工况两种不同的类型，这两种类型能够用图1和图2进行描述。图1弯曲工况图2扭转工况在图1中