发动机罩板多工况下结构分析及优化-论文.pdf

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1、第30卷第3期机械设计V01．30No．32013年3月JOURNALOFMACHINEDESIGNMar．2013发动机罩板多工况下结构分析及优化万长东(1．苏州市职业大学机电系，江苏苏州215104；2．苏州市数字化设计与制造技术重点实验室，江苏苏州215104)摘要：发动机罩是汽车车身覆盖件重要组成部分，其结构的刚度和振动模态性能是在设计时需要考虑的。通过对原始发动机罩结构的分析，发现原始结构存在不足，依据拓扑优化和形貌优化理论对其结构进行优化，以位移、模态、体积分数等为约束，以加权应变能最小为目标，得出最佳材料分布及压延筋分布，按其分布进行重新设计。优化结果显示发动机

2、罩性能得到明显改善，同时新结构的质量也有所下降。关键词：拓扑优化；形貌优化；性能改善；轻量化中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1001—2354(2013)03—0067—04随着汽车工业的迅猛发展，其产品质量越来越受到关注，同时能源消耗也日渐突出。在保证或改善结1发动机罩载荷工况构性能的前提下，降低结构自身质量，具有非常重要的发动机罩一般情况下主要承受发动机、车身、路面意义：轻量化可以降低汽车油耗，减少结构材料使用，带来的激励，同时也要考虑触摸罩板时应具有坚固的改善结构性能等；因此，轻量化技术研究对于汽车工业感觉而施加的载荷，因此需要考虑静态弯曲及扭转刚的发展有

3、着非常重要的意义。度，另外需要考虑发动机罩板的低阶频率应尽量避开汽车发动机罩是汽车车身的重要组成部分，其主激励频率，以免产生共振而带来危害。要结构由内板和外板组成，内板与外板通过翻边、粘参照ULSAC(ultralightsteelautoclosure，超轻钢汽结、滚焊等方式结合在一起，其结构要求除了美观之车覆盖件)及其他汽车覆盖件分析采用的载荷和工外，还需要满足力学性能要求、被动安全性等要求。对况，确定分析以下4种工况，主要考查发动机罩的刚度于发动机罩外板而言，其形状更多地考虑其与整车造和模态。型相协调，除了改变厚度以外不需要在结构上进行改如表1所示，发动机罩主要考虑是各

4、种载荷和约动。而内板在外板的下面与外板焊接成一体，形状结束工况。工况1，考查垂直载荷下的罩板弯曲，发动机构可以在满足各种工况性能前提下进行拓扑或形貌优铰链约束6自由度，在另一端的中间加垂直载荷20N。化其结构形状，如：分析在满足各工况下的刚度要求前工况2，考查垂直载荷下的罩板侧向弯曲，铰链及另一端角约束6自由度，在另一端角施加垂直载荷20N。提下，改善发动机罩的低价振动频率，并获取最小体工况3，考查扭转刚度，铰链和另一端中间分别约束6积或质量。目前拓扑优化、形貌优化技术已经越来自由度，在中间部位加10N的力偶。工况4，与工况3越多地应用于工程实践中，而且能够取得良好的优约束相

5、同，进行约束模态分析，获取低阶模态频率。化结果。<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●-c>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●<>●substructuremethod，finiteelementsofstructurenottooptimizearezationofceiling，sidepanelandchassisgridofanairsuspensionconden

6、sedintoonesuperelementandtakesintoanalysis，greatlybusisconducted，andvalidityofthemodelingmethodisverified．savesanalysistime．Atthesametime，boundaryconditionsbasedKeywords：topologicaloptimization；substructure；equivalentonequivalentloadmethodimprovedthereliabilityoftopologyopti—load；bus；FEA；ai

7、rsuspensionmization．Basedonmethodabovemulti—conditionstopologyoptimi—Fig12Tab2Ref8“JixieSheji”2053收稿日期：2012—01—10；修订日期：2012—09—11基金项目：苏州市基础设施建设计划资助项目(SZS201009)作者简介：万长东(1978一)，男，辽宁铁岭人，讲师，硕士，主要研究方向：汽车结构设计、分析、优化。