基于灵敏度对车门下沉结构的优化设计
灵敏度分析在车身结构优化设计中的应用
灵敏度分析在车身结构优化设计中的应用作者：张猛,陈勇敢,陈剑来源：《汽车科技》2011年第02期摘要：应用灵敏度分析的方法对车身结构进行优化设计。
首先，根据有限元分析，获得车身的模态和刚度性能；再次，以车身模态和刚度为约束条件，车身质量最轻为优化目标进行灵敏度分析，根据灵敏度分析结果选择合理设计变量，进行车身结构优化。
优化后，不但实现了车身轻量化，还提高了车身模态频率和刚度。
关键词：优化设计；刚度；模态；灵敏度分析；轻量化中图分类号：U463.82+1 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2011）02-0022-03Application of Sensitivity Analysis in the Optimization Design of Car- bodyZHANG Meng， CHEN Yong-gan， CHEN Jian（Institute of Sound and Vibration Research， Hefei University of Technology， Hefei 230009，China）Abstract: A car-body was optimized by application of sensitivity analysis. Firstly， the body modal and stiffness are obtained by finite element analysis. Secondly， sensitivity was analyzed with the body modal and stiffness as constraints and minimizing weight of car-body as objective. The design variables were selected based on the results of sensitivity analysis and the car-body was optimized. After the optimization， not only the lightweight car-body was achieved，but both the body modal frequency and stiffness were improved.Key words: optimization design；stiffness ；modal ； sensitivity analysis ；Lightweight汽车轻量化设计已成为当今汽车行业的发展方向。
基于灵敏度分析的载货汽车车架结构优化
基于灵敏度分析的载货汽车车架结构优化近年来，随着我国工业的不断发展，汽车行业发展也日益繁荣。
随着载货汽车在物流业中的不断应用，车辆的结构设计变得越来越重要。
其中，车架结构是整个车辆体系中最为基础的组成部分，对于整个车辆的稳定性和安全性产生了至关重要的影响。
因此，优化车架结构是保证车辆稳定行驶、提高经济效益的一个重要环节。
本文将着重探讨利用灵敏度分析进行载货汽车车架结构优化的相关内容。
首先，灵敏度分析是目前较为流行的一种结构优化方法，它能够有效地帮助设计师在最短的时间内找到最优的解决方案。
灵敏度分析可以实现结构设计的多目标优化，因此非常有利于设计师寻找合适的结构方案。
同时，通过对优化目标的量化和标定，可以有效地反映结构设计中每个组成部分对目标的敏感程度，为后续的结构调整提供依据。
其次，在进行载货汽车车架结构优化时，应当注意以下几个关键点：一、确定结构目标：在结构优化中，设计师首先需要确定相应的结构目标。
通常情况下，优化的结构目标包括质量、刚度、强度、稳定性等方面。
根据具体的需求，设计师可以针对性地设定不同的目标，以在实现最优结构的同时，达到其他目的。
二、建立有限元模型：在进行灵敏度分析时，设计师需要建立相应的有限元模型。
有限元模型是对载货汽车车架结构进行分析和优化的基础。
在对模型进行建立和处理时，需要考虑其准确性和合理性。
三、选择优化方法：在进行优化时，设计师需要根据具体情况选择适合的优化方法。
目前，流行的优化方法有灵敏度分析法、拓扑优化法、参数优化法等。
每一种方法都有其优缺点，设计师应当根据具体情况进行选择。
四、进行灵敏度分析：在建立好有限元模型后，设计师需要进行灵敏度分析。
灵敏度分析是一个迭代的过程，可以反复进行，以得到最优结构。
通过分析每条龙骨和连接件在结构中的贡献，设计师可以快速找出哪些部分对结果敏感，并进一步优化设计方案。
最后，对于载货汽车车架结构的优化需要充分考虑不同因素之间的相互作用。
基于灵敏度分析的车身结构轻量化设计
作者： 姜艳林;李康;李华丽
作者机构： 中车南京浦镇车辆有限公司
出版物刊名： 海峡科技与产业
页码： 111-113页
年卷期： 2017年 第10期
主题词： 轨道车辆;车体结构;灵敏度
摘要：就轨道车辆而言,车体钢结构是影响整车力学性能的主要承载部件,为避免车体与转向架产生共振,设计时要考虑车体的自振频率和刚度。
车体结构的低阶弹性模态参数反映车身的整体动态刚度性能,是控制振动特性的关键指标。
因此,本文选取车体结构一阶垂弯模态频率作为约束条件,同时把扭转刚度作为重要评价指标,进行车体的轻量化设计。
基于灵敏度分析的车身结构轻量化设计
90机械装备研发Research & Development of Machinery and Equipment2020年9月下基于灵敏度分析的车身结构轻量化设计李海洋（南昌市江铃汽车股份有限公司，江西 南昌 330052）摘 要：为了更好地探讨灵敏度分析对车身轻量化设计的影响，文章选取某轿车的车身作为分析试验对象，建立以轿车白车身为原型的试验结构，旨在通过实验得出轿车白车模型建立过程中可能对各种重要数据造成的影响，及轻量化设计的可行性、必要性。
此外，还有效使用了有限元法分析模型进行灵敏度观察，进而获得绝对值较大的灵敏度数值下车身钣件计量情况，以此优化车身扭转模态频率灵敏度，实现车身重量降低的最终目标。
关键词：白车身；车身结构；模型；有限元法；灵敏度；轻量化设计中图分类号：U463.82 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2020）18-0090-02——————————————作者简介： 李海洋（1985—），男，河南信阳人，本科，助理工程师，研究方向：机电工程。
The Lightweight Design of Body Structure Based on Sensitivity AnalysisAbstract ： In order to better discuss the influence of sensitivity analysis on lightweight design of car body, this paper will select the car body of a car as the analysis test object, and build a test structure based on the car body in white, hoping to prove through experiments that the impact on various important data in the process of building the car body in white may be caused, and the feasibility and necessity of lightweight design can be obtained. In this paper, the finite element analysis model is effectively used to observe the sensitivity, and then the measurement of body sheet metal parts is obtained under the sensitivity value with larger absolute value, so as to optimize the torsional modal frequency sensitivity of the body and achieve the ultimate goal of reducing the weight of the body.Keywords ：BIW; body structure; model; finite element method; sensitivity; lightweight designLi Haiyang(Nanchang Jiangling Motors Co., Ltd., Jiangxi Nanchang 330052)汽车车身是汽车承载所有设备零件及乘客的主要载体，它的重量将占整个车型重量的一半以上，如果要实现对汽车轻量化的设计，必须从对车身结构进行优化的方向加以设计和研究。
某型货车车门下沉刚度分析及改进设计
某型货车车门下沉刚度分析及改进设计作者：谷同金张代胜张爱军李楠来源：《汽车科技》2012年第02期摘要：利用Hypermesh软件对某货车车门进行有限元建模及下沉刚度仿真分析，得到车门应力、应变云图，进行该车门的下沉刚度试验，对比分析仿真结果和试验所得下沉变形数据，提出改进措施并计算验证。
结果表明，车门有限元模型能反映实际结构的刚度特性，改进后的车门满足车门下沉刚度的要求，该方法为新车门的研发提供了依据。
关键词：车门；下沉刚度；有限元；Hypermesh中图分类号：U463.83+4 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2012）02-0036-03Sag Stiffness Analysis and Improvement Design of Truck DoorGU Tong-jin，ZHANG Dai-sheng，ZHANG Ai-jun，LI Nan（School of Machinnery and Automobile Engineering，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China）Abstract: Finite element modeling and sag stiffness simulation of truck door were conducted by using Hypermesh software，the stress cloud and strain cloud. Sag stiffness test of the door was carried on，simulation results and experimental data of sag distortion were compared and analyzed.Put forward the improvement measures and computing verification，the results show that the finite element model of the door reflects the actual structure of the stiffness and the improved door meets the requirements of the sag stiffness.The method provides basis for further research and development of new door.Key words: truck door；sag stiffness；finite element；Hypermesh车门是车身设计中重要而又相对独立的部件，由门体、附件和内饰件等组成。
基于Nastran的车身结构灵敏度分析与优化设计
(K n M n 0
（ 3）
固有频率对设计变量的灵敏度可以通过对无阻尼自由振动特征方程式 (3)的第 i 项设计 变量求偏导获得。
n K M K n M ) j n n M n
图 6 优化变量有限元模型 利用 MSC.Nastran 软件设计灵敏度分析及优化模块对上述设计变量进行优化分析，经 过 10 步迭代计算，优化过程自动结束，部分零件优化结果如下：
| LABEL | | | | | | | | | INITIAL : 10 7.0002E-01 7.0002E-01 1.0958E+00 7.0004E-01 7.0002E-01 7.9477E-01 7.0001E-01 7.0001E-01 : | LABEL N2801231 | | | | | | | | | INITIAL : 10 | N5301127 | N2801533 | N5301204 | N5301208 | N5301242 | N5130253 | N5701321 | N5701351 … 1.2000E+00 : 8.0000E-01 : 2.0000E+00 : 1.5000E+00 : 1.2000E+00 : 1.0000E+00 : 1.0000E+00 : 1.2000E+00 : 1.0000E+00 : 1.5000E+00 : 1.5000E+00 : 1.2000E+00 : 8.0000E-01 : 8.0000E-01 : 8.0000E-01 : 1.4000E+00 : 7.0003E-01 8.4654E-01 9.2494E-01 7.0008E-01 7.0001E-01 7.0000E-01 7.0001E-01 7.0004E-01
基于灵敏度的车门下沉刚度分析及优化
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!机应用程序组成。
（1）主控制器FIRMWARE 由汇编语言编写，实现USB 设备端的传输协议、数据采集、数据缓存、数据传输以及与协处理器之间的通信。
（2）协处理器固化程序由C51语言编写，主要作用是根据上位机转发来的控制信息完成系统增益控制、模数采样周期控制和电机运动开关量控制等。
（3）设备驱动程序是保证应用程序访问硬件设备的软件组件。
由于微软公司从WINDOWS 98开始支持USB 传输，考虑到通用性和可靠性等因素，因此在该系统的设计中采用WINDOWS 内嵌的HID 类USB 设备驱动程序。
（4）上位机应用程序由VB 语言编写，实现了人机接口界面，主要内容包括设备查找和定位、数据采集控制、采集数据存储和处理等。
该程序中的设备查找和定位、写总线数据和读总线数据等操作都是通过调用WINDOWS 提供的API 函数来实现的。
3结语该基于USB 的实时测控系统设计上严格遵循USB2.0协议，实现了USB 的即插即用特性，可热插拔，使用便携；印制板的设计上大量使用贴片元件，使印制板面积大大减小，并减小功耗；电路由USB 接口提供电源，数字信号与模拟信号之间光耦隔离，提高系统抗干扰能力。
该系统应用灵活，通过更改上位机程序可以应用于不同测量仪器的计算机接口改造。
通过实验证明，该实时测控系统的数据采样可以达到35.2K B /s ，能够满足普通仪器测量及控制的应用。
［参考文献］［1］唐钟，易建军．基于USB 接口的材料测控系统［J ］．计量技术，2006（8）：23-25.［2］黄学鹏，周飞，徐伟．USB 同步传输方式在多路实时数据采集中的应用［J ］．微计算机应用，2007（5）：524-528.［3］毛海涛，等．基于DSP 的USB 语音传输接口设计［J ］．现代电子技术，2003（19）：61-64.［4］金明，罗飞路，朱霞辉．FIFO 芯片在高速系统中的应用［J ］.电子技术应用，1998（3）：61-63.（编辑明涛）作者简介：赵书博，男，从事测试计量技术与仪器方面的工作。
基于 LS—DYNA隐式算法的车门下沉刚度分析
基于 LS—DYNA隐式算法的车门下沉刚度分析作者：王丹迎吕振伟孔庆珍王彪牛晓钦来源：《时代汽车》2017年第02期摘要：四门两盖是乘用车的重要组成部分，车门作为重要构件，应当具备足够的刚度强度和抗振性能，本文利用LS-DYNA隐式算法对其进行有限元仿真分析计算，为车门设计验证提供可靠的理论依据。
关键词：Hyperworks；下沉刚度；LS-DYNA1 引言车门是车身的重要组成部分，当车门刚度不足，容易造成车门开启困难、密封不好、漏风渗雨等问题，从而导致车门产生噪声和振动，大大降低乘坐舒适性，使得人员体验度下降，降低产品质量。
因此，对车门进行下沉刚度分析很有必要，有限元分析是验证车门刚度的重要手段。
Hyperworks是汽车行业广泛应用的前后处理软件，其与多个求解器软件有很好的接口，比如Abaqus、LS-DYNA、Nastran、 Ansys、Optistruct等，汽车行业一般用 Hypermesh为其他求解器搭建有限元模型。
LS-DYNA能够模拟真实世界的各种复杂问题，非常适合求解三维非线性结构的碰撞、金属成型等非线性动力学冲击问题，以 Lagrange算法为主，兼有ALE和Euler算法，以显式算法为主并有隐式算法，是通用的结构非线性有限元分析程序。
本文利用 Hyperworks软件对车门建立有限元模型，在Hypermesh中搭建LS-DYNA求解器的CAE模型，在LS-DYNA中用隐式算法进行求解，对设计车前车门进行下沉分析，以了解其抵抗垂向变形的能力，为结构设计提供参考依据。
2 某轿车前车门有限元模型针对某新型电动乘用车前车门下沉分析所用有限元模型，如图1所示。
有限元建模过程中，对模型进行几何清理和几何简化，对薄板进行抽中面处理，铰链保留实体，划分实体单元，截取白车身部6 结论通过对车门在三种不同工况下进行有限元分析，可以得出门锁处的垂向位移变形图，如图9所示。
在车门下沉分析过程中，主要评判指标是门锁处的垂向位移是否小于目标值，从表 2可明显看出，在自重下，门锁处垂向位移为 1.27mm，在工况二下，门锁处的垂向位移为7.46mm，卸载后的残余变形为0.79mm，该车门门锁垂向位移均小于目标值，图9 门锁处的垂向位移变形图符合设计要求，估可应用在实际车型中，为参考文献：[1]谷同金，张代胜 .某型货车车门下沉刚度分析及改进设计 [J].汽车科技，2012：36-38.[2] 谭继锦，张代胜 .汽车结构有限元分析 [M].北京：清华大学出版社，2009.[3]邢艳云，高婷婷 .轿车车门下沉刚度分析及改进设计 [J].天津：天津工程师范学院学报，2009.。
基于Hypermesh和灵敏度分析的某车型车门轻量化设计
基于Hypermesh和灵敏度分析的某车型车门轻量化设计Geng Shaofei;Xiang Yu;Shi Ziyu【摘要】为改善某车型车门结构的动、静态性能,通过建立车门的有限元模型,进行了有限元模态分析和试验模态分析,并将有限元计算模态与试验模态进行对比以验证有限元模型的正确性;进而采用灵敏度分析方法筛选出影响车门性能的主要部件,使用最优拉丁超立方设计方法对其厚度进行采样,然后以车门刚度和模态频率为约束条件,以车门总质量极小化为目标函数,构建响应面数学模型,最后选用二次序列规划法对车门结构进行优化,结果表明,优化后车门质量降低的情况下,刚度和动态性能均得到了有效改善和提高.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)023【总页数】5页(P234-238)【关键词】结构优化;灵敏度分析;最优拉丁超立方设计;响应面模型【作者】Geng Shaofei;Xiang Yu;Shi Ziyu【作者单位】;;【正文语种】中文【中图分类】U462引言车门作为汽车重要开闭件之一，也是使用最为频繁的总成之一，除了外形美观以外，首先要保证车门具有一定的开闭可靠性和足够的刚度性能，刚度不足，会导致开闭件局部区域出现过大变形，影响密封性和安全性，从而影响车辆的正常使用；其次，车门的固有频率与发动机等激励源的激励频率接近时容易发生共振，影响车辆的乘坐舒适性，为此车门更要满足一定的模态性能，所以对车门进行多目标优化具有非常重要的意义。
近年来，近似优化技术由于其高效、实用的特点受到了越来越多的关注。
近似优化技术是一种能够通过采用相对较少计算量的数学模型来描述和代替复杂的、高成本的试验或数值模拟[1]，它的最大优点是使优化设计过程的计算时间大大降低。
目前比较常用的近似数学模型主要有多项式响应面模型、Kriging模型、径向基函数模型等。
国内外各高校企业在这些模型上均已开展了相应的应用研究；朱茂桃等[2]以降低车门质量为目标建立了 Kriging模型进行车门质量优化，在保证车门刚度和模态不变的情况下，使车门达到了轻量化要求；马彬彬等[3]建立了径向基神经网络近似模型，使用模拟退火优化算法对车门进行了轻量化研究，优化效果显著；邢志波等人[4]在进行车门多目标优化中，建立了以模态频率最高和质量最轻为优化目标函数的 Kriging模型，得到了车门部件厚度的最优解；更主要的是Shinkyu Jeong等人[5]还将基于遗传算法的Kriging模型运用到空气动力学设计问题中.另外 J.Forsberg等人[6]在研究汽车结构耐撞性优化时也使用了多项式响应面模型和Kriging模型。
机械结构优化设计中的灵敏度分析方法研究
机械结构优化设计中的灵敏度分析方法研究随着科技的不断发展，机械结构的优化设计成为提高产品性能和减少成本的重要手段。
而在机械结构的优化设计过程中，灵敏度分析方法的研究与应用就显得尤为重要。
本文将探讨机械结构优化设计中的灵敏度分析方法以及其应用。
一、灵敏度分析方法的介绍在机械结构优化设计中，灵敏度分析是评估结构响应对设计参数变化的敏感程度的一种方法。
通过对结构参数进行微小变化，可以得到相应的结构响应变化情况，从而判断哪些参数对结构响应有较大的影响，进而优化结构设计。
二、灵敏度分析方法的应用灵敏度分析方法在机械结构优化设计中有着广泛的应用。
以下将从两个方面介绍其应用。
1. 结构优化设计通过灵敏度分析方法，可以确定关键的设计参数，并对这些参数进行调整以达到结构优化设计的目的。
例如，在汽车设计中，可以通过灵敏度分析确定车身的刚度分布，从而使车辆在行驶过程中具有更好的稳定性和操控性能。
2. 结构鲁棒性分析灵敏度分析方法还可以应用于结构的鲁棒性分析。
通过对设计参数的变化进行灵敏度分析，可以评估结构的性能对参数变化的抗干扰能力。
这样可以在设计中考虑不确定性因素，提高结构的稳定性和可靠性。
三、灵敏度分析方法的研究进展虽然灵敏度分析方法在机械结构优化设计中有重要的应用，但是目前依然存在一些挑战和不足之处。
以下将介绍其研究进展以及面临的问题。
1. 数值计算方法的改进目前，灵敏度分析方法主要依赖于数值计算。
然而，传统的数值计算方法在信息损失和计算精度方面存在一定的问题。
因此，研究者们需要通过改进数值计算方法，提高计算的准确性和效率。
2. 高维参数优化问题在实际的设计问题中，参数的维度往往非常高，这给灵敏度分析带来了困难。
目前，研究者们正在研究如何在高维参数优化问题中有效地应用灵敏度分析方法，以提高优化设计的效果。
3. 不确定性建模问题在实际设计中，不确定性是不可避免的。
然而，当前的灵敏度分析方法在不确定性建模方面仍存在一定的问题。
基于频率响应灵敏度的车身结构的优化设计
强迫振动 ｉ ｔ ］ 。车身是乘员 的直接承载物 ， 身的好 车： 坏 直 接影 响 到乘坐 的舒适 性和 安全 性等 。
在车 身 结构 优 化过 程 中 ， 过 灵敏 度分 析 ， 以 通 可 避 免结 构修 改 的盲 目性 ， 高设 计 效率 ， 少 设计成 提 减 本 Ｉ 目前 刚度 和模 态 灵 敏度 已经广 泛应 用 于 车 身 ２ ］ 。
关 键 指标 。因此 ， 文 计算 １０Ｈ 本 ０ ｚ以下 的模 态 ， ６ 前
阶模态频率（ 除去刚体模态） 和振型描述如下表 １ 所
基 于频 率 响应灵 敏度 的车 身 结构 的优化 设计
３２ 频率 响应 灵敏度 分析 ．
１７ ３
在车身结构优化设计过程中， 由于车身构件数
量 比较 大 ， 同位 置 的构 件 对 响应 频 率 的位 移 和车 不 身质 量 的影 响程 度 不 同 。因此 ， 各 构件 进 行 灵敏 对 度 分 析 ， 出对 车 身质 量 和 响 应位 移 影 响 比较 显著 找 的零件 很有 必要 。 车身 灵敏度 分 析就 是分 析车 身性 能参数 口对 设 计 参数 变 化 的敏感程 度 ， 以表示 设 计 的过程 就 是设计 变量 在满 足 约束条 件
Ｉ 足
． ．．． 。．． ．．．．
！．． Ｉ ．． ．． ． 一
范 围 内， 设 计 目标 达 到最大 或最 小 ， 以表 示为 使 可
优 化醴 ｆ 结柬 ｔ －
ａ ｍｘ （ ｒ ／ ａＧ ） ｉ ｎ
≤ ６ － ，， ｎ ≤ １ …，） ０－ ２
式 中 Ｇ（ 为设计 目标 函数 ； ，（ 约束 函数 方程 ； 神为
为设计 变 量 问 。
根据 频 率 位 移 曲线 得 出 ， ３ ｚ ３ ｚ ４ 在 ６Ｈ 、 ９Ｈ 和 ０ Ｈｚ 产 生 了共 振幅 值 ， 取不 同频 率 处 的加权 数 乘 处 选
车门结构优化设计的灵敏度分析研究
车门结构优化设计的灵敏度分析研究随着现代汽车工业的不断发展，车门作为汽车的主要部件之一，其结构设计也越来越受到关注。
为了提高车门的安全性、减轻重量、降低生产成本等方面的要求，车门结构的优化设计成为了汽车制造业的一个重要课题。
车门结构优化设计的灵敏度分析研究是为了掌握材料参数和结构参数对车门性能的影响，为车门结构优化设计提供科学依据。
灵敏度分析的基本思想是将设计问题转化为参数敏感性问题，即对设计变量进行微小变化，计算相应的函数变化，从而确定每个设计变量对设计目标的敏感程度。
在车门结构优化设计中，灵敏度分析的研究目标是通过分析设计参数对车门结构性能影响的敏感程度，帮助设计人员进行合理的优化设计，提高车门的性能。
车门结构的设计变量主要包括材料参数和结构参数。
常用的材料参数有车门板的材料类型、厚度和弹性模量等。
其中，材料的弹性模量是车门结构优化设计中较为重要的参数，它对车门结构的刚度、变形和破坏强度等方面都有重要的影响。
结构参数主要包括车门的板厚、型式、轮廓和连接件的材料和结构等。
在车门结构优化设计中，设计人员需要根据不同的要求和使用环境选取合适的材料和结构参数进行优化设计，从而实现车门结构的最佳性能。
在进行灵敏度分析时，需要对不同的设计变量进行设计变量的变化范围进行确定。
对于材料参数，常用的方法是将其变化范围设置在材料的工作范围内，常常以材料的弹性模量作为设计变量，将其变化范围设置在1%~5%之间。
对于结构参数，一般需要根据具体情况确定设计变量的变化范围。
例如，对于车门的板厚设计参数，其变化范围通常在±10%左右。
灵敏度分析通常使用有限元分析方法，将车门结构的有限元模型建立起来，将设置好的设计变量和车门结构的性能指标带入有限元分析软件中进行计算。
通过对不同的设计变量进行微小变化，比较车门结构性能指标变化的程度，得到对每个设计变量的灵敏度分析结果。
在车门结构优化设计中，灵敏度分析结果可用于指导优化设计的方向和设计参数的调整。
车门铰链系统与车门下沉刚度的相关性
车门铰链系统与车门下沉刚度的相关性作者：罗燕尹和俭王华杰肖介平万振马忠民来源：《计算机辅助工程》2021年第01期摘要：针对某型车门下沉问题，通过台架试验获得车门、铰链和车身等各单因素下沉量和车门绞链系统整体下沉量，对单因素下沉量与系统整体下沉刚度进行线性拟合分析，得到车门铰链系统各单因素与系统下沉刚度的相关度排序。
对前、后车门分别选取相关度较高的单因素进行优化，最终改进方案的仿真和试验结果证明该方案可有效地提升车门下沉刚度。
采用定量分析法可快速找出影响下沉刚度的敏感因素，并能够快速生成优化方案，为新车型设计提供参考。
关键词：车门;下沉量;铰链;刚度;优化;有限元Abstract： As to the issue of the door deflecting of a type of vehicle， the deflection of single factor （includes the door， the hinge and the body） and the deflection of the whole door hinge system are obtained by the bench test. The deflection of single factor is fitted to the deflection stiffness of whole system， and then the relevance ranking of single factor of door hinge system on system deflection stiffness is obtained. The front and rear doors are separately optimized by selecting the single factor with higher relevance. The simulation and test results prove that the scheme can effectively improve the door deflection stiffness. The quantitative analysis method can quickly find out the sensitive factors affecting the deflection stiffness， and then the optimization scheme can be generated quickly. The results provide a reference for the design of new vehicle.Key words： door;deflection;hinge;stiffness;optimization;finite element0 引言车门下沉是汽车开闭件系统经常出现的问题。
基于灵敏度分析的SUV后背门模态分析与优化
基于灵敏度分析的SUV后背门模态分析与优化温鹏飞;钱炜【摘要】采用有限元分析方法,对某公司SUV后背门动态特性进行综合分析及结构优化.并以ANSA软件进行前处理网格划分及建立有限元模型,通过MSC.Nastran软件进行计算,基于Hyperview软件得出结果云图.通过分析与计算,发现其一阶模态频率与发动机转速在1 000 r/main时的激励频率相接近,容易产生共振,导致车内振动噪声过大;为了改善后背门存在的这种现象,需要对其进行结构优化.使用灵敏度分析方法对后背门进行模态灵敏度分析,选出对模态敏感度高的部件,然后对这些部件进行结构优化;对比优化前后的模态和刚度,其值均有所提高,达到了所要求的标准,同时也避免了共振现象的产生.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2017(030)001【总页数】4页(P143-146)【关键词】SUV;后背门;模态;灵敏度分析【作者】温鹏飞;钱炜【作者单位】上海理工大学机械工程学院,上海200093;上海理工大学机械工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TP391.9;PU463车门是汽车的相对独立的开闭部件，可以隔绝车身外部的噪声，缓冲来自外界的冲击力，以确保乘客在使用过程中的舒适性与安全性[1]。
而后背门又是所有开闭件当中最大的一个，对于整个车身的强度及NVH等性能也有着比较大的影响。
国内对于汽车的侧门等其他部件有较多的研究和投入，而对于后背门的研究则相对较少，也缺少相关的经验。
后背门如果设计不当，则会导致其行驶过程中振动过于激烈，密封性及抵抗变形能力差[2]，这样会影响其美观以及车身的整体性能。
本文以某款SUV的后背门作为研究对象，建立模态及灵敏度分析模型，对SUV后背门进行模态分析及结构优化，使其模态和刚度都得到提升。
在有限元分析中，要想得到一个精确的分析结果，必须构建一个完整而符合标准的有限元模型。
首先，在CATIA中建立后背门的三维模型，将其导入ANSA中，在不影响计算结果的前提下，对模型进行几何清理，便于保证单元质量，提高计算效率[3]。
基于碰撞模拟仿真的汽车车门结构优化设计
基于碰撞模拟仿真的汽车车门结构优化设计汽车车门结构作为汽车 pass-passenger system 的重要组成部分，其安全性能直接关系到驾乘人员的生命安全。
为了提高汽车车门的碰撞安全性能，减少碰撞事故对驾乘人员的伤害，本文将基于碰撞模拟仿真的方法，探讨汽车车门结构的优化设计。
一、碰撞模拟仿真的基本原理汽车碰撞模拟仿真是一种通过计算机模拟碰撞过程，预测汽车在碰撞事故中的变形程度、应力分布和高速变形过程的方法。
它基于有限元分析原理，利用虚拟现实技术和计算机辅助工程技术，模拟真实碰撞事故，快速提供车辆结构在碰撞事故中的响应情况。
二、汽车车门结构设计的优化方向针对汽车车门结构进行优化设计的主要方向包括：减轻车门结构重量、提高车门结构刚性、增强车门结构的冲击吸能能力以及改进车门结构的开闭系统等。
本文将重点围绕这些方向展开。
三、减轻车门结构重量汽车整体重量的减轻被视为一种节能环保的趋势，而车门作为汽车的独立部件，其重量的减轻也非常重要。
通过碰撞模拟仿真，可以评估车门结构在实际碰撞情况下的稳定性和强度，根据仿真结果对车门结构进行优化设计，采用更轻但强度足够的材料，减轻车门结构的重量，同时保证其安全性能。
四、提高车门结构刚性车门的刚性是影响车身整体刚性的重要因素之一。
通过碰撞模拟仿真，可以评估车门结构的刚性，根据仿真结果对车门结构进行优化设计，增加刚性构件，采用更合理的结构布局和加强筋设计，提高车门结构的刚性，增加车身的整体刚性，提升汽车的行驶稳定性和安全性。
五、增强车门结构的冲击吸能能力车门在碰撞事故中承受来自外部冲击的力量，为了保护驾乘人员的安全，车门结构需要具备一定的冲击吸能能力。
利用碰撞模拟仿真，可以优化车门结构的形状，增加吸能材料的使用，改变车门内部构造等，以提高车门结构的冲击吸能能力，减轻碰撞对驾乘人员的伤害。
六、改进车门结构的开闭系统汽车的车门开闭系统需要具备安全可靠的性能，以保证驾乘人员在行驶过程中的安全。
基于灵敏度分析的车门轻量化研究
基于灵敏度分析的车门轻量化研究康满;陆静【摘要】利用Hyperworks建立某车型车门的有限元模型,对车门固有频率、下沉刚度进行求解,并通过模态试验验证了有限元模型的有效性.为了提高结构优化效率,采用灵敏度分析方法确定对车门质量、下沉刚度和一阶固有频率敏感的部件.然后,以质量和下沉刚度为设计目标,一阶固有频率为约束条件对车门相应部件厚度尺寸进行多目标优化设计.计算结果显示,优化后的车门质量下降明显,下沉刚度有所提高,且一阶固有频率基本保持不变,实现了结构的轻量化目标.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)036【总页数】5页(P76-80)【关键词】车门;轻量化;灵敏度分析;多目标优化【作者】康满;陆静【作者单位】广西科技大学汽车与交通学院;广西汽车零部件与整车技术重点实验室,柳州545006;广西科技大学汽车与交通学院;广西汽车零部件与整车技术重点实验室,柳州545006【正文语种】中文【中图分类】U463.83+4随着环境污染的日益严重，温室效应的不断加剧，节能减排越来越成为汽车领域不可推脱的责任。
研究表明，汽车每减少100 kg，可节省燃油0.3～0.5 L/(100km), 可减少二氧化碳排放8～11 g/(100 km)[1]。
汽车轻量化是当前汽车降低消耗、减少排放的最有效措施之一。
车门是由结构形状复杂的薄板结构组成，是许多附件安装的基体，是汽车车身中十分重要却又相对独立的一个部件[2]。
因此，车门的优化设计是汽车结构优化的一个重要内容。
Wu等[3]以车门零部件厚度为变量，以侧面碰撞安全性为目标，对车门系统进行优化，提高了车门的侧面碰撞安全性。
雷明准等[4]对车门有限元模型进行了模态分析和实验验证，并以车门零部件厚度为变量进行优化设计，使之避开了与车身的共振频率，有效改善了车子的NVH性能。
张继伟等[5]对车门的扭转刚度进行了分析，讨论了车门关键部件对车门扭转刚度的影响，并在此基础上提出了尺寸优化措施，在不减小车门扭转刚度的情况下，减轻了车门质量，从而为车门轻量化的设计思想提供了参考。
基于灵敏度方法的车门模态优化_朱茂桃
重庆交通大学学报（ 自然科学版）
表 1 车门计算模态结果 Modal calculation results of car door 频率 / Hz 36． 20 46． 89 53． 90 61． 82 70． 11 振 型
第 33 卷
结构性能参数对设计参数的灵敏度可以通过对 ［4 ］ 设计参数偏导计算获得 。 因此， 笔者为获得车门 固有频率对设计参数的灵敏度， 在式 （ 2 ） 中两端同 得到式（ 3 ） ： 时对设计变量 x j 求偏导数， [ M ] { u } + （ [ K ] － [ M] － ω ( [xK] － 2ω ω x x )
i i 2 i i j j j
Table 1 阶数 1 2 3 4 5
外板上部局部振动 车门 1 阶弯曲 车门 1 阶扭转 车门弯扭组合 外板中部局部振动
{ ui } 2 = {0 } ωi [ M ] ） x j （ 3） 将 { u i } 左乘式（ 3 ） ， 得到式（ 4 ） ： ω i [ K] [ M] {u } = { u i }T － 2 ωi [ M ] － ω2 i i x x j j x j
T
(
)
{0 } （ 4） 整理式（ 4 ） ， 即得到设计变量 ω i 对 x j 阶频率的 灵敏度表达式（ 5 ） ： [ K] [ M] － 2 ω i － ω2 { u i }T { ui } i ω i x j x j = （ 5） x j 2 ω i { u i }T [ M ] { u i }
第 33 卷第 1 期 2014 年 2 月
重 庆 交 通 大 学 学 报（ 自 然 科 学 版） JOUＲNAL OF CHONGQING JIAOTONG UNIVEＲSITY（ NATUＲAL SCIENCE）
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技术创新
102 2015年19期基于灵敏度对车门下沉结构的优化设计
孔令振
广东福迪汽车有限公司,广东佛山 528225
摘要：随着社会的不断进步，经济水平的不断提高。
汽车行业也在不断的进步和发展，汽车中重要的一个零部件车门。
作为使用频率很高的零部件，对于车门的下沉结构很重视。
在安装过程和使用中会容易产生下沉的问题，导致外观不美观，由于下沉刚度不足可能会造成漏风、渗水、车门振动等，最严重会出现车门无法使用的状况。
由于下沉是无法避免的问题，那么就需要有优化方法来减弱这种现象，保证其正常使用。
控制车门下沉的优化设计方法包括：①设计要轻量；②加强车门安装；
③验证数字模拟。
这些方法在下文中做简要的分析。
这样可以有效的减轻车门下沉带来的危害。
关键词：灵敏度；车门；下沉结构；优化设计
中图分类号：U463.834 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)19-0102-01
1 引言
随着计算机性能的不断提高和数值计算方法的深入研究，结构分析和优化技术日趋成熟，并逐渐应用到车身设计的各个阶段。
以有限元法为主体的车身结构分析，能在设计初期较准确地评价车身各项性能指标，指导设计人员发现车身结构可能存在的问题，降低了车身试制过程中出现问题的机率，并可有效减少试制的次数。
采用有限元法可以降低设计成本并缩短车身结构的开发周期。
2 灵敏度分析
灵敏度的概念是指结构的灵敏度，它是某些结构参数的变化梯度中的所关注的结构性能指标，是分析结构性能参数Tj对结构设计参数 Xi变化的敏感性，其中所表现出的数值就可以明确的得知结构设计对于结构性能有多大的影响。
2.1 灵敏度关于运算的分析主要是来分析两方面
车身结构性能和车身结构设计的敏锐性能。
灵敏度的分析有效的确定结构响应值对设计变量的导数，从而对车身出现问题的部分可以进行确定，以此来进行优化，确定了修改参数。
文中将针对灵敏度对车门下沉结构的分析进行简要的叙述，并且根据灵敏度分析进行车门优化设计。
上文提到车门性能受到车门重量的影响，那么车门的轻量设计是相对重要的，但是需要对哪些灵敏度较大的进行优化设计。
整个过程顺序就是首先先分析各个部件的灵敏度，然后明确需要优化的部件，最后建立优化的结构模型，最后计算分析出最终的优化结果。
3 车门及铰链结构设计
在设计阶段，车门主要是关注它的质量、强度、刚硬程度还有与周围零件的相互结合程度。
车门本身的结构指标全部表现在这些上面，它们之间相互作用。
想要设计成功率的提高，就要了解车门的构造，对于车门下沉结构进行优化设计时，就是要重点掌握这些零部件之间的关系，而且要掌握好材料的选择和车门的稳定安装。
3.1 选择材料
整个车门设计过程中，首先要在合理的断面基础下，车门要轻量化。
根据研究，轿车中车门的自重力所占比例较大的就是车门钣金、车门玻璃和升降器。
尤其是车门钣金，大约占总重量的50%，因此，要尽量的将车门钣金的质量降低。
要先保证车的性能良好的情况下，将车门内外板的厚度减小。
采用高强度的硬化钢板已经是潮流，0．7 mm 厚的钢板件减薄至 0．6 mm 可实现轻量化 15％。
3.2 按零件使用数量划分C 级车
高强度钢板使用率总和已达到 44．4％。
高强度钢板拥有很高的成本，成型困难，应用受到了广泛的限制。
所以在现在工艺水准正在提高的情况下，高强度钢板广泛应用到轿车中。
3.3 强度和刚度
车门下沉问题，首先要了解车门本身的实际，要重视安装车门的铰链，以保证车门安装环境有足够的强度和刚度。
由于铰链规格的大小影响到车门开度和车门的支撑能力，因此，铰链的布置对于车门下沉有直接的影响，一般情况布置位置可参考 P／L＞1／3（其中：P——铰链布置距离；L ——车门宽度）。
在选择铰链规格时，应该在保证车门开度满足要求的前提下，尽可能地减小其尺寸以避免车门下沉。
一般情况下，可以通过以下 4 点来保证铰链足够的强度和刚度：①增加铰链安装面积；②增加铰链安装座的厚度；③增加铰链固定加强板；④增加加强板和内板的焊点密度。
4 基于灵敏度对车门下沉结构的优化设计
目标函数、约束变量及设计变量的确定根据下沉位移过大的情况，选择优化模型，在兼顾减重和满足下沉位移要求的情况下，将质量最小设为目标函数，将下沉位移满足实验要求的 6.0mm 设为上限约束，将结构件的厚度作为设计变量。
考虑到优化效率，对质量最小的优化目标和下沉刚度影响较大的结构件作为设计变量，经过优化下沉刚度有了明显的提高。
针对工程的实际问题运用灵敏度的分析和优化解决问题还是精确快速的。
工况下受力较大，既应力较大的板件是车门灵敏度较大的部件，优化这些板件的效果很明显。
从实际情况中出发，想要解决这些问题，需要结构灵敏度的分析方法来掌握问题的关键，可以最快的速度将找到最佳的优化方法。
好处是可以提高优化结果的准确性和高效性。
设计过程中，确定目标函数与性能约束是根据结构性能的具体要求，在灵敏度分析基础上选取设计变量，进行结构的优化。
5 总结
综上所述，文中首先提出了灵敏度基本理论，结构灵敏度是指所关注的结构性能指标对某些结构参数的变化梯度。
车门及铰链结构设计：车门在设计阶段，主要关注它的强度、刚度和周边零件的配合、材料选择、降低车门本体的质量。
车门铰链对于下沉问题，不仅要强调车门本身的设计，而且要关心安装车门的机构——铰链。
基于灵敏度对车门下沉结构的优化设计：结构灵敏度分析方法能够把握住问题的关键，快速准确的找到最优解。
参考文献
[1] 霍孝波.基于新型板材的汽车车门轻量化优化设计[D]. 大连理工大学,2013.
[2] 叶盛,辛勇.基于灵敏度及尺寸优化的汽车车门轻量化[J]. 机械设计与研究,2013,06:112-115+121.
[3] 刘行. 基于稳健设计的车身部件结构优化设计研究[D]. 湖南大学,2013.
[4] 刘淑香,于兰峰,王洪欣,肖建军,章程. 基于灵敏度分
析的集装箱龙门起重机结构的优化设计[J]. 起重运输机
械,2008,03:9-12.。