纯电动汽车的碰撞相容性与NVH多目标拓扑优化
电动汽车变速箱壳体静动态分析及拓扑优化设计
汽车在加速或爬坡等工况下，变速箱内部齿轮
会传递较大载荷，载荷通过轴和轴承传递到壳体上。 若壳体强度不足，会导致壳体出现裂纹甚至断裂； 若壳体刚度不足，会产生较大位移，降低齿轮的传 动精度[1-2]。另外，为避免壳体因共振产生疲劳破坏， 应使其固有频率避开齿轮啮合激励频率。多目标拓 扑优化能够在满足壳体静动态性能要求的前提下， 减轻壳体质量，从而提高整车动力性和经济性[3]。
表 2 1 挡及倒挡轴承支反力 Tab. 2 First gear and reverse bearing support reaction N
1挡
X轴
Y轴
Z轴
轴承 1
2 140
−2 237
−2 115
轴承 2
5 375
0
−3 726
轴承 3
−12 799
−6 503
−6 173
轴承 4
−5 478
2021 年
（a） 1 挡
图 4 壳体有限元模型 Fig. 4 Finite element model of housing
2. 2 变速箱壳体受力分析 变速箱在 1 挡和倒挡两种工况下传递较大转矩，
12纯电动汽车车身多目标拓扑优化设计
关 键 词 :碰 撞 相 容 性 ;拓 扑 优 化 ;车 身 结 构 ;轻 量 化
中图分类号:U2 7 0 .2
文 献 标 识 码 :A
doi:1 0 .7 5 1 1/dllgxb2 0 1 5 0 5 00 6
0引言
随着 SUV 和 大 型 乘 用 车 的 增 多,现 今 我 国 逐渐形成了以混合交通模式为主的交通大环境. 实际交通事故统 计 数 据 表 明:绝 大 多 数 汽 车 碰 撞 发生在不同质量 级 别 的 车 型 之 间,两 车 质 量 差 超 过 2 00 kg 以上的情况约占 40 %,而当两车质量相 差一倍 时,事 故 死 亡 率 会 提 高 1 1 .6 倍.其 中 质 量 轻的车辆明显处于不利地位,乘员死亡率 极 高[1]. 这便是忽略碰撞相容性所造成的结果.
电池与控制器 是 纯 电 动 汽 车 的 关 键 部 件,在 确定电池与控制 器 的 安 装 位 置 时,需 从 汽 车 结 构 空间利用率以及 整 车 安 全 的 角 度 出 发,尽 量 将 电 池与控制器布置 于 受 碰 撞 概 率 小 的 部 位.经 综 合 考虑,最终确定进 入 下 一 步 相 容 性 壳 体 优 化 的 模 型 如 图 4 所 示,采 用 * CONSTRAINEDEXTRA-NODES-OPTION 来处理 汽 车 头 部 与 车 身的 点 焊 连 接,采 用 * CONSTRAINED-RIGIDBODIES 来处理控制器与车身的随动关系.
第5 5 卷第5 期 2015年9月
大连理工大学学报 Journal of Dalian University of Technology
Vol.5 5 , No.5 Sept. 2 0 1 5
文章编号:1 000-8 6 0 8(2 0 1 5 )0 5-0484-0 8
以轻量化为目标的汽车车身结构优化方法综述
以轻量化为目标的汽车车身结构优化方法综述越来越多的汽车保有量引起排放和油耗问题。
车身作为整车的重要组成部分，其轻量化有助于提高燃油经济性，减少排放。
文章介绍了拓扑优化、尺寸优化和形状优化三种优化方式在汽车车身轻量化设计中的应用，并对车身轻量化的优化设计进行了展望。
标签：轻量化；拓扑优化；尺寸优化；结构优化引言随着社会的快速发展，汽车保有量越来越多。
汽车在带来方便快捷的同时，其油耗排放等问题也越来越引起大家的重视。
汽车车身质量约占汽车总重的40%，空载情况下油耗约占整车油耗的70%[1]。
其轻量化的目标在于尽可能降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗和排放，并且提高操稳性以及碰撞安全性。
本文通过总结车身轻量化优化方法，介绍不同的优化步骤，并对车身轻量化优化设计进行展望。
1 汽车车身轻量化研究背景汽车自1886年诞生至今有一百多年的历史，汽车车身的研究起步相对较晚，但是其作为汽车的重要组成部分，在整车结构中占据重要地位。
研究表明，汽车车身质量每减轻1%，相应油耗降低0.7%[2]。
轻量化研究，是在满足安全性、耐撞性、抗震性以及舒适性的前提下，尽可能降低车身质量，以实现减重、降耗、环保、安全的综合目标[3]。
轻量化的实现不仅满足了汽车的基本性能要求，且缓解了能源危机和环境污染的压力，也没有提高汽车设计制造成本，故汽车车身轻量化的研究引起了越来越多的关注。
2 轻量化结构优化方法目前，以汽车车身轻量化为目标的优化设计方法主要包括拓扑优化、尺寸优化和结构优化。
优化设计通常由目标函数、设计变量、约束条件三个因素组成。
拓扑优化是在整体优化之前，设计空间确定后对材料布置格局进行优化，但是拓扑优化是从宏观出发，在某些细节方面可能并没有达到最优，因此在拓扑优化之后需要进行尺寸和形状优化。
2.1 拓扑优化拓扑优化是在给定的空间范围内，通过不停地迭代，重新规划材料的分布和连接方式；是在工程师经验的基础上，明确目标区域和目标函数，确定变量以及约束条件，使车身结构最终既满足性能要求又减轻了质量[4]。
纯电动汽车正面抗撞结构耐撞性拓扑优化方法
纯电动汽车正面抗撞结构耐撞性拓扑优化方法黄敏;雷正保;孙汉正;陈小勇【摘要】为了解决纯电动汽车正面碰撞安全性差的问题,文章提出了一种综合考虑5种典型碰撞工况下整车优化区域以及动力电池布置分析的多目标耐撞性拓扑优化方法.基于混合元胞自动机(hybrid cellular au-tomata,HCA)算法,耐撞性拓扑优化以单元相对密度为设计变量、结构内能密度分布统一为目标,运用固体各向同性微结构材料惩罚模型(solid isotropic material with penalization model,SIMP)下的变密度法进行材料分布;迭代收敛后,最终得到了传力路径优越、构型明朗清晰的耐撞性车身结构,同时得到符合整车性能要求的吸能纵梁形状.对优化后的整车模型进行的耐撞性验证表明,该优化结构让碰撞加速度与结构变形量同步最优化,大大增加了纯电动汽车正面碰撞的安全性,优化出的抗撞结构为纯电动汽车正面耐撞性设计提供了一定的参考.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(042)001【总页数】6页(P7-12)【关键词】拓扑优化;纯电动汽车;耐撞性;传力路径;抗撞结构【作者】黄敏;雷正保;孙汉正;陈小勇【作者单位】长沙理工大学汽车与机械工程学院,湖南长沙 410114;长沙理工大学汽车与机械工程学院,湖南长沙 410114;长沙理工大学汽车与机械工程学院,湖南长沙 410114;长沙理工大学汽车与机械工程学院,湖南长沙 410114【正文语种】中文【中图分类】U469.722纯电动汽车在整车结构布置、质量分布、动力储能系统方面与传统内燃机汽车有着很大差异,使得纯电动汽车碰撞的安全性设计成为一个难点[1-2]。
吸能纵梁是汽车车身结构的主要承载和碰撞安全防护部件,对纵梁形状优化设计是改善正面碰撞结构耐撞性、降低碰撞损伤的关键。
因此,为提升纯电动汽车正面碰撞安全性,对纯电动汽车纵梁优化显得尤为重要。
某纯电动汽车车身NVH的优化设计
某纯电动汽车车身NVH的优化设计
杨培培;钱炜;高大威;辛静;刘大明
【期刊名称】《农业装备与车辆工程》
【年(卷),期】2016(54)6
【摘要】运用ANSA、MSC Nastran、Hyperview等CAE分析软件,对新开发的一款纯电动汽车全铝框架车身,建立铝合金白车身结构有限元分析模型,设置载荷及边界条件,对白车身的模态、灵敏度、噪声传递函数和空腔模态进行有限元计算,并结合电动汽车的振动结构特点对纯电动铝合金车身NVH进行综合性分析、评价,并给出有效的改进措施和解决方案.在新车设计阶段进行NVH的性能预测分析和研究,对于避免振动、降低车内噪声具有积极意义.以上分析流程可以为后续的纯电动铝合金车身的结构优化提供参考和理论依据.
【总页数】5页(P1-5)
【作者】杨培培;钱炜;高大威;辛静;刘大明
【作者单位】200093上海市上海理工大学机械工程学院;201399上海市上海同捷汽车设计工程研究院;200093上海市上海理工大学机械工程学院;200093上海市上海理工大学机械工程学院;200093上海市上海理工大学机械工程学
院;201399上海市上海同捷汽车设计工程研究院
【正文语种】中文
【中图分类】U469.72
【相关文献】
1.基于NVH性能提升的客车白车身结构优化设计 [J], 蔡明
2.客车NVH特性的车身地板优化设计 [J], 赵向阳;袁霞;王世超;陈方舟
3.乘用车NVH特性的车身地板优化设计 [J], 欧阳军;李直腾;保振安
4.基于NVH性能的平台车身优化设计研究 [J], 许冰;王国春
5.乘用车NVH特性的车身地板优化设计 [J], 欧阳军[1];李直腾[1];保振安[1]因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
某车型车身NVH和强度的分析和优化
某车型车身NVH和强度的分析和优化覃鹏飞;谢贵山;刘丽佳;陈仁泽;李立【摘要】车身扭转刚度和模态是白车身性能的重要指标,刚度和模态的高低决定了整车可靠耐久性能和NVH性能.对某改款车型进行模态分析,使用有限元分析软件进行模拟分析,通过拓扑优化找到了提升扭转刚度和模态的车身结构方案,解决整车耐久试验开裂问题.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】5页(P18-22)【关键词】车身结构;NVH;车身模态;车身应力【作者】覃鹏飞;谢贵山;刘丽佳;陈仁泽;李立【作者单位】上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州545007【正文语种】中文【中图分类】U463.820 引言随着汽车市场的快速发展，顾客对汽车平顺性、操纵稳定性及乘坐舒适性的关注度和需求也越来越高。
车身扭转刚度和模态是白车身性能重要评价指标,刚度和模态的高低决定了整车可靠耐久性能和NVH性能。
在汽车研发过程中，NVH特性是汽车精品化设计十分注重的特性[1]。
车身模态(单位Hz)为车身结构的固有振动特性，每一个模态有固定的振动频率、阻尼比和模态振型。
一阶模态、一阶扭转在行驶中容易被外载荷(路面激励、发动机怠速和工作转速)激发，模态低时在车速达到一定值的时候明显感觉到车身在抖动、处于不稳定状态，所以车身模态要达到设计要求，以避免跟激励形成共振发生振动和噪声。
目前汽车市场较多车型采用承载式车身,承载式车身需要有足够的刚度来承受来自路面多种载荷的作用[2]。
车身的强度须保证其耐久可靠性，车身还须应用合理的动态特性控制整车振动、噪声，同时车身还需足够的结构强度以在车辆碰撞时保护乘员的安全[3]。
在国内外,车身模态和强度分析已经普遍应用在汽车产品研发过程中,而且仿真计算结果与实验结果吻合较好[4]。
新能源汽车及NVH问题
3. 驱动电机的挑战
① 啸叫难以控制
② 高频成分增加
4. 制动能量回收的挑战：啸叫增加
5. 动力切换模式挑战：冲击/振动强烈
13
4 电动车的结构特征及对NVH的挑战
结构变化
1.驱动电机取代传统内燃机 2. 变速器：单极减速器 3. 电动压缩机 4. 电控系统 5. 电池系统复杂
自然吸气与缸内直喷比较 自然吸气与增压比较
排气噪声比较：增压/费增压
7
庞剑：清洁能源汽车对NVH的挑战
2 发动机小型化
q汽缸容积变小 q三缸发动机
实现途径 增压 缸内直喷
q 绕X轴的扭矩激励：roll模态被激励 q 与四缸发动机相比
l 多了一个激励源，即绕Y轴的弯矩激励 l pitch模态被激励
q 激励频率低：
清洁能源汽车对NVH的挑战
庞剑
1
庞剑：清洁能源汽车对NVH的挑战
目 录
一．汽车的发展趋势 二．传统动力系统变革及NVH特征与挑战 三．新能源系统的NVH特征与挑战 四．轻量化的NVH特征与挑战 五．智能化与环境的变化对汽车声音的挑战
2
庞剑：清洁能源汽车对NVH的挑战
1 清洁能源汽车
什么是清洁能源汽车：对人和环境污染少的汽车 n CO2排放少的汽车 n 油耗低的汽车 n 新能源汽车 n 轻量化的汽车 n 智能化的汽车
声学包装
1. 声源变化：电动车机舱声源降低，声学平衡重新设计 2. 频率变化：高频成分的增加 3. 空间变化：电池布置在地板上，使得地板抬高，地毯
等声学包装的空间被压缩
17
2）底盘系统
1. 变硬
电动汽车正面碰撞结构耐撞性分析及优化
改变相应焊点 ” 的优化措施 ， 对 优化前后的机舱 吸能 、 刚性墙撞 击力 、 车身加 速度 、 前纵梁抗 弯性能等进行 了比较 。仿真计算结果 表
明： 在几乎没有增加成本的前提下 ， 该结构在优化后碰撞吸能提高 ３ ． ５ ％， 刚性墙撞击 峰值力 降低 １ １ ． ７ ３ ％， 峰值加速度降低 ３ ． ８ ％， 左纵 梁后端抗弯能力提高 ２ ８ ． ６ ％， 右纵梁后端抗 弯能力提高４ ． ７ ％， 实现 了良好的优化效果。 关键词 ：电动汽车 ；耐撞性 ；有限元 ；优化设计
第３ ０ 卷 第３ 期
２ ０ １ ３ 年 ３月
机
电
工
程
Ｖｏ Ｊ ． ３ ０ Ｎｏ ．３ Ｍａ ｒ ．２ ０１ ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ＆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉｃ ｒ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ４ ５ ５ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ １ ９
电动汽车正面碰撞结构耐撞性分析及优化术
葛 东 东 ， 王 秋 成 ， 刘卫 国 ， 赵 福 全
（ １ ．浙江工 业 大学 车 辆工 程研 究所 ，浙 江 杭州 ３ １ ０ ０ １ ４ ； ２ ． 吉 利汽 车研 究 院 吉 利汽 车安 全技 术 实验 室 ，浙 江 杭 州 ３ １ １ ２ ２ ８ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ａ ｎ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｓ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ｃ ａ ｂ ｉ ｎ ｉ ｓ ｉ ｎ ｓ ｕ ｆ ｉ ｆ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｂ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｃ ｋ ｅ ｎ ｄ ｏ ｆ ｒｏ ｆ ｎ ｔ ｒ ａ ｉ ｌ ｓ ｉ ｓ ｎ ｏ ｔ ｇ ｏ ｏ ｄ， ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｓ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｇ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ Ｃ— ＮＣ ＡＰ， ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｌ ｌ — ｗ ｉ ｄ ｔ ｈ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｃ ｒ ａ ｓ ｈ ｉ ｆ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｗａ ｓ ｂ ｕ ｉ ｌ ｔ ｂ ｙ Ｈｙ ｐ ｅ ｒ ｍｅ ｓ ｈ ａ ｎ ｄ Ｌ Ｓ — ＤＹＮＡ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ． ｔ ｈ ｅ ｃ ｒ ａ ｓ ｈ ｗｏ ｒ ｔ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｒ ｆ ｏ ｎ ｔ ｃ ａ ｂ ｉ ｎ ｗａ ｓ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｌ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｇ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｐ ｏ ｔ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｙ ｇ ａ ｂ ｓ ｏ ｐｔ ｒ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｆ ｒ ｏ ｎ ｔ ｃ ａ ｂ ｉ ｎ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｉ ｇ ｉ ｄ ｗａ ｌ ｌ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ
考虑碰撞工况的电动汽车电池箱多目标拓扑优化设计
DC01
Q235
ρ/（t·m-3）
7.85×10-9
7.90×10-9
E/105MPa
2.1×10-5
2.1×10-5
μ
0.28
0.30
σs /MPa
210
235
σb /MPa
270
460
根据上下箱体和托架的材料的选用，同时考虑到碰 撞工况，在碰撞工况有限元建模中选用MAT24的材料 模型。
1.2 碰撞仿真模型的建立
本文利用HyperMesh的LS-DYNA接口，建立电池 箱碰撞仿真模型。在电池箱碰撞仿真建模中，电池箱 碰撞的刚性壁障一般简化为刚性墙[6]，刚性墙的创立通 过Analysis页面rigid walls菜单实现。在电池箱碰撞工况 中，还需要对电池箱施加初始速度，设定此模型正面碰 撞的初始速度为4000mm/s的低速碰撞，同时设置仿真 时间为100ms。如图3所示，依次建立电池箱正面碰撞、 追尾、左右侧面碰撞工况的仿真模型。
关键词：电动汽车；电池箱；碰撞安全性；层次分析法；拓扑优化
中图分类号：U463.6；TH122
文献标识码：A
文章编号：1009-0134(2019)05-0124-06
0 引言
随着环境污染和石油资源的短缺，节能减排是汽 车工业技术发展的必然选择，而发展电动汽车已成为当 前汽车行业发展的总体趋势，对于电动汽车电池箱的研 究也越来越受到关注。电池箱作为电池的主要承载装 置，在保证电动汽车电池箱碰撞安全性的同时，进行轻 量化设计，对降低电动汽车整车的重量，改善电动汽车 续航里程的性能有重要的意义。近年来，电池箱碰撞 安全性领域的研究受到广泛的关注。文献[1]通过采用 Solidworks Simulation对公交大巴电池箱进行仿真分析， 验证公交大巴电池箱在多变的路况下，是否满足电池箱 对锂电池的保护性能。文献[2]借助线性疲劳累计损伤理 论与材料S-N曲线对电动汽车电池箱结构进行随机振动 疲劳分析，使其结构设计满足疲劳寿命的要求。文献[3] 根据电池包箱体及内部结构碰撞响应分析方法，对电池 包内部结构在碰撞过程中的变形及响应进行研究，为电 池包设计开发、性能分析以及安全评价提供参考。
基于电动汽车的NVH性能优化研究
基于电动汽车的NVH性能优化研究河北省保定市 071000摘要：伴随经济发展，人们的生活水平提高、汽车的人均持有量上涨，能源紧缺问题、环境污染问题和噪声污染问题日趋严重。
因此，环保节能的纯电动汽车越来越受到广大消费者的青睐，其中汽车的噪声、振动和声震粗糙度（简称“NVH”）是影响驾乘感受的重要因素之一。
本文以纯电动汽车为例，运用ANSYS、NASTRAN 等软件建立铝合金金车身的有限元模型，对车身的模态、噪声和声控进行有限元计算、分析和评价，提出有效的改进措施和方案，旨在为后续的纯电动汽车车身的优化设计提供有益借鉴。
关键词：纯电动汽车；有限元；模态；NVH前言：近些年来，汽车行业发展迅速，汽车产量日益扩大，随着而来的能源紧缺问题、环境污染问题日趋严重。
众所周知，汽车车身重量的大小，是影响着燃油的消耗量的重要指标之一。
为有效的缓解因汽车的迅速发展带来的资源环境问题，一方面国家能源战略大力推动电动汽车发展以替代传统汽油燃料汽车，缓解能源压力；另外一方面行业内广泛采用质地轻、强度大和可回收性强的铝合金材料应用于车身设计，以此来减低车身的重量，进而降低电力的消耗、提高整车续驶里程。
于此同时，因为电动汽车没有了燃油发动机的运行噪音，消费者更容易直接感受到车身等其他部件的噪声、振动和声震粗糙度（简称“NVH”）。
汽车的车身是整车的重要组成部分，要想控制车身的振动噪声应在研发设计阶段就开始，使其达到良好的效果。
本文以某品牌的纯电动汽车为例，运用CAE技术对纯电动汽车的车身NVH进行优化设计，准确预测和评价纯电动汽车的NVH，有效降低汽车的噪声和振动，减低了纯电动汽车的开发成本，从而有利于提高我国新能源电动汽车的核心竞争力。
1、车身有限元模型建立和NVH分析运用 ANSYS 软件处理纯电动汽车的车身，用网格质量标准检查和处理建成的车身有限元模型。
车身有限元单元个数为883560，节点的个数为773968，四边形的单元个数为875262，占总数的99. 06%，车身质量为295. 6千克，与传统的汽车车身质量比较而言减轻了88. 68千克。
基于NVH性能的电动汽车车身模态匹配与优化
１ ． 空调 风 扇 ．３ ４
风 扇转 动 时伎 周 围产 生涡 流 ，此 涡流 由于粘 滞 力 与分析 平 台 。 的作用 又 分裂 成一 系 列分 离 的小 涡流 。涡流和 涡 流 分 ３ 模 态 匹配 与优化 实例 以 ＭＣ ３ ０ 电 动 汽 车 的 开 发 为 例 ， 采 用 汽 车 ６２ Ｅ 裂 使 空气 发生 扰动 ， 形成 压缩 与稀 疏 过程 而产 生 振 动
免 引起 车 身共 振 。
分 ，供 应 商 的交付 物 中应包 括 产 品的振 动性 能相 关 试
１ 各 子系统 的振 动 ． ４
１ ． 变速 器 ．１ ４
验 和 分析 报 告 。整 车 厂与 设计 公 司和供 应 商要 协作 研
制 ，特 别 关注 性 能集 成 的协调 。本 阶段 的 工作 中心应 当数 字 化样 车 完成 且各 项 性 能达到 要求 后 ，进行
来振 动 ，主要 工 作频 率分 布在 ７ ０～ １０Ｈｚ ３ 。
对 新 车型 的几 款竞 争车 型进 行 了 ＮＶＨ性 能试验 ，
包 括整 车 和部件 Ｎｖ 水 平测 试 以及整 车和 部件 ＮＶ Ｈ Ｈ
２ 模 态 匹配流 程
２１ 模 态 匹配 策略 ．
固有特 性试 验 。其 中 固有特 性 试验 主要 包括 整车 模态 试 验 、 白车身 与整 备 驾驶 室模 态试 验 、车架 与整 备 车
应将 新 车 型 ＮＶＨ性 能作 为 一个 重要 的指 标提 出 ，并 分解 到 各 子 系统 直 至 部件 级 和 供 应 商 。负 责 ＮｖＨ 性 能设计 的工程 师应 参 加汽 车 总体 概念 设 计 ，协调 与 其 他 性 能 之 间 的关 系 ，这 部 分 工作 在 整 个 汽 车 ＮＶＨ 设
汽车正面碰撞安全气囊缓冲特性多目标优化
指作 用在上胸部重 心处的线性加速度超过 ６ ｇ ０ 的时 间不
超过 ３ 。至少持续 ３ ｍｓ 毫秒 内的最大 的加速度水平 叫作 Ｃ Ｎ Ｉ Ｕ ＵＳ ３ （ Ｏ Ｔ Ｇ Ｏ ＭＳ连续３ 毫秒） 损伤指标 『 ４ 】 。因此 ，这 个指标并不是基 于单个 的线性加速度 ，而是线性加速度 的持续时间级别 。
函数选为两个 ：一个是 头部损伤ＨＩ 值 ，另一个是胸部 Ｉ Ｃ 损伤Ｃ Ｎ Ｉ Ｕ ＵＳ ３ 值 。考虑到气囊缓 冲特性是 由 Ｏ Ｔ Ｇ Ｏ ＭＳ 充气速率和充气时间的样条 曲线所决定 ，所 以把充气速 率缩放系数和充气时间缩放系数作为设计变量 ，则多 目 标优化问题可描述如下 ： Ｍｉ ｎ （ ｙ） ， ｓ
于接触表 面的穿透量和刚体 的接触 刚度特性 ，通过穿透
量大小和定义 的加载 、卸载 曲线及迟滞模型来确定刚体 接触所产生的非线性弹性力 、粘滞阻尼力 。
二 、乘员 约束 系统数 值模 型 的建立
本文使用ＭＡ ＭＯ ＤＹ 软件建立 了某型汽车乘员约束 系统数值 模型 ，如 图１ 所示 。整个模型包括Ｈ ｂ ｉｌ假 ｙｒ ｌ ｄＩ 人 、安全气囊 、安全带 、乘员座椅及相关汽车内饰 。其 中 ，Ｈ ｂｉ ｌ假人 、座椅 和内饰 由ＭＡＤ ＭＯ软件 中的 ｙｒ ｌ ｄＩ Ｙ
＜
Ｓ ＳＰＡ Ｔ Ｅ 系 践 Ｙ Ｒ Ｃ Ｉ 统实 Ｃ
车正面碰撞安全笺囊缓冲辅牲多目标优化
◆刘 鑫 张 志 勇
摘要 ：本 文利 用ＭＡ ＭＯ软件建立 了汽车正面碰撞乘 员约束 系统数值 ＤＹ 模型 ，并利 用该模 型对人体的损伤响应进行研 究。运用微 型多 目标遗传算法 对安全气囊的动 态特性参数进行优化 ，结果表明该 方法不但 能减 少汽车碰撞 试验次数与昂贵的试验成本 ，而且还 能为工程人 员提供 多种方案 以满足 不同 产品要 求 ，在汽车碰撞安全技 术领域具有一定的 实际工程意义。 关键词 ：汽车正面碰撞 ；安全气囊；微 型多 目标遗传 算法；优化设计
纯电动汽车的碰撞相容性与NVH多目标拓扑优化_雷正保
自由度． ２）弯 曲 工 况 针 对 车 身 满 载 状 态 下 ，行 驶 在 平
坦 路 面 上 时 车 身 的 承 载 情 况 ，在 前 排 、后 排 座 椅 中 心位置４个位置施 加 Ｚ 向 动 载 荷，同 时 约 束 右 前 轮 垂 向 ，左 前 轮 垂 向 、横 向 ，右 后 轮 纵 向 和 垂 向 ，左 后轮３个自由度． ３．３ 多 工 况 下 刚 度 拓 扑 优 化 目 标 函 数
ＶＮＴ 则反 应 作 用 区 内 的 作 用 力，考 查 结 构
碰撞力 的 均 匀 分 布 性，下 限 值 规 定 为 １００ ｋＮ．
ＶＮＴ 的计算方法见式（２）．
４
∑ ＶＮＴ ＝
ＩＦ［｛Ｒｉ ≤ ＴＲ｝
Ｒｏｗ（ｉ）＝３
ＴＨＥＮ，ＡＢＳ（Ｒｉ －ＴＲ）；ＥＬＳＥ ＝０］
（２）
∑ 式中：Ｒｉ ＝ Ｆｉｊ，ｆｉｊ 为单元的峰值载荷．
化．结 果 表 明，该 方 法 能 有 效 地 提 高 纯 电 动 汽 车 的 碰 撞 相 容 性 ，还 能 提 高 车 身 低 阶 模 态 频 率 ，达 到
改善纯电动汽车碰撞安全性与舒适性的目的．
关 键 词 ：电 动 汽 车 ；拓 扑 优 化 ；多 目 标 优 化 ；碰 撞 相 容 性 ；ＮＶＨ
中 图 法 分 类 号 ：Ｕ２７０．２
第４０卷 第１期 ２０１６ 年 ２ 月
武 汉 理 工 大 学 学 报 （交 通 科 学 与 工 程 版 ）
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ （Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）
Ｖｏｌ．４０ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０１６
１ 耐撞性拓扑优化方法
车车身耐撞性与NVH多学科设计优化研究
转模态和车辆８个部件的质量之和为响应。
ＭＤＯ问题的组织结构框图见图５，其数学模
型如下：
Ｖａｒｉａｂｌｅ：Ｔ１～Ｔ５
０ｂｊｅｃｔｉｖｅ：
ｍｉｎ
ｍ
ｓ．ｔ． 口Ｂ＜４０９
＾＞２７Ｈｚ
ＴＬ≤丁１≤ＴＵ；ＴＬ≤丁２≤ＴＵ
式中，仇为车辆前部８个部件的质量之和；ｇ为重力加速
· １７６２ ·
度；Ｔ，～Ｔ５为车辆前部８个吸能部件的板料厚度（其中含 有相同厚度）；丁Ｉ』、丁ｃ分别为吸能部件板料厚度的上下 限；口ｅ为牟体Ｂ柱加速度；，ｑ为白车身一阶扭转模态。
Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｂｏｄｙ，Ｈｕｍｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，４１００８２
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓａｍｐｌｉｎｇ ｐｏｉｎｔｓ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｌａｔｉｎ ｈｙｐｅｒｃｕｂｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａＩ ｍｅｔｈｏｄ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ａ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｈｉｇｈｌｙ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｃｒａｓｈ ａｎｄ ｔｏｒｓｉｏｎ ｍｏｄｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｍｕｌｔｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ ｄｅｓｉｇｎ ｆｅａｓｉｂｌｅ（ＭＤＦ） ａｎｄ ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｗｅｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｍｕｃｈ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ｃｏｎｓｕｍｅ ｉｎ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｓｌｏｗ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｏｒ ｎｏ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｎｏｎ— ｌｉｎｅａｒ ｉｍｐａｃｔ ａｎｄ ＮＶＨ ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｉｔ
基于有限元法的电动汽车车身正面碰撞仿真及拓扑优化
利用 Ｌ Ｓ — ＤＹＮＡ模 拟 了某 电动轿 车 正面 碰撞 的全 过 程； 同时 ， 利用 Ｈｙ ｐ ｅ ｒ ｍｅ ｓ ｈ对 车架 进 行 了 拓 扑 优 化 设 计 。根 据碰 撞结 果 和 拓 扑 优 化 结 果 ， 对 车 架 进 行
ｃ ｒ ａ ｓ ｈ ｏ ｆ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｗａ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｄ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ，ｗｉ ｔ ｈ ＬＳ ＤＹＮＡ ，ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｂ ｉ ｇ —
ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｒ ，ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｘ ｔ ｒ ｅ ａ ｌ ｃ ａ ｒ ｃ ｒ ａ ｓ ｈ ｔ ｅ ｓ ｔ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ，ｈ ｅ ａ ｄ — ｏ ｎ ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ，ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
关键词： 电动 汽车 ； 正 面碰 撞 ； 仿真； 优 化 中图 分类 号 ： Ｕ ４ ６ ２ ． ３ ＋５ 文献标 志 码 ： Ａ
Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ Ｔｏ ｐ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ Ｈｅ ａ ｄ — ｏ ｎ Ｃｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｖｅ ｈｉ ｃ ｌ ｅ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｆｉ ｎ ｉ ｔ ｅ Ｅｌ ｅ ｍｅ ｎｔ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
新能源混动架构乘用车NVH_性能匹配优化技术研究
NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车1 引言近几年以来，全球新能源汽车销量取得了飞跃式的发展，传统车企也逐步从燃油车向新能源方向转型升级，国内主流汽车厂和新势力车企都已大力布局混合动力汽车、纯电动等新能源汽车。
其中当前最新的、主流的混合动力方案从单个国内市场辐射至全球。
该混合动力方案发电系统发动机相关附件都用电来供电如电子水泵、电动压缩机、空调系统等，该套混合动力方案减轻发动机负载发动机工作区相比传统燃油发动机工作区更高效，从另外一方面来提高发动机整体的效率，可持续在高热效率区工作发电，可持续为电池包和驱动电机提供电能；降低整车油耗、降低碳排放性能。
其该架构产品销量飞跃上升，得到了国内外市场消费者认可。
新能源汽车本文以混合动力架构为例，在传统动力系统发动机加变速器的组合方案基础上将变速器进一步架构调整成电混系统即发动机加电混系统组合方案，其中电混系统主要包括发电机、驱动电机、以及双电机的集成式电子控制器、离合器、减速器等，当离合器分离的时候发动机输出通过齿轮可以直接驱动轮端输出动力，也可以让驱动电机通过减速器直接驱动轮端输出动力。
将多合一的电混系统集成加发动机组成混合动力系统，将该混合动力系统匹配搭载到整车上，有传统发动机NVH问题也有电机NVH问题、以及整套动力系统架构发动机与电机之间匹配不佳所带来新的NVH问题，相比传统燃油车其整车NVH性能匹配调校相关工作给NVH工程师带来前所未有的具有极大挑战也是对NVH工程师专业能力的考验。
本文结合某新能源乘用车混合动力车型在样车开发匹配调校过程阶段，主观评价整车存在启停抖动及动力系统敲击问题，并对能引起该问题的机理进行详细分析，并对其混合动力系统架构悬置系统悬置前期仿真布置到悬置台架整车试验验证NVH性能隔振率要求、扭转减振器影响NVH性能的关键参数及其匹配、控制策略优化等方法进行介绍。
2 悬置系统NVH性能悬置系统其关键性作用是承载支撑整车混合动力系统、抑制混动系统内部反作用力的外力造成对混动的动态位移、减少因混动系统只身的振动传递到车身端。
纯电动汽车正面碰撞相容性车头拓扑优化设计
纯电动汽车正面碰撞相容性车头拓扑优化设计雷正保;何茹;王瑞【期刊名称】《计算力学学报》【年(卷),期】2014(000)006【摘要】In order to solve the problem that the frontal crash compatibility was not consided in the design of pure electric vehicles.The topology optimization based on the Hybrid Cellular Automaton method is used to optimize the head structure of pure electric car and make it satified frontal crash compatibility in-dex.At the same time,the orthogonal test is used to optimize the size parameters.A new head structure with double bumpers has designed,and its feasibility is vertified at last.%为解决纯电动汽车车身设计中未考虑正面碰撞相容性的问题，利用基于混合元胞自动机的拓扑优化方法对纯电动汽车的头部结构进行优化，得到了满足正面碰撞相容性指标的优化结构，同时通过正交试验对其尺寸参数进行优化，设计出了一种双保险杠式的汽车头部结构，并验证了它的可行性。
【总页数】7页(P722-728)【作者】雷正保;何茹;王瑞【作者单位】长沙理工大学汽车与机械工程学院，长沙 410004;长沙理工大学汽车与机械工程学院，长沙 410004;长沙理工大学汽车与机械工程学院，长沙410004【正文语种】中文【中图分类】O224【相关文献】1.纯电动汽车的碰撞相容性与NVH多目标拓扑优化 [J], 雷正保;肖林辉;阳彪;宁寒2.电动汽车头部碰撞相容性拓扑构型的优化设计 [J], 雷正保;赵仕琪;李铁侠3.电动汽车头部碰撞相容性拓扑构型的优化设计 [J], 雷正保;赵仕琪;李铁侠;4.多目标拓扑优化下电动汽车头部结构优化设计 [J], 雷正保;李铁侠;赵仕琪;5.多目标拓扑优化下电动汽车头部结构优化设计 [J], 雷正保;李铁侠;赵仕琪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
纯电动汽车翻滚耐撞性拓扑优化设计
纯电动汽车翻滚耐撞性拓扑优化设计宋洁;雷正保【摘要】为了提高汽车的翻滚碰撞安全性,以某品牌纯电动车为原型,车身结构刚度最大化为目标,建立白车身耐撞性拓扑优化数学模型,利用法规FMVSS 208中的翻滚方法对纯电动汽车车身进行拓扑优化,根据材料分布得到一种车身骨架构型,对构型进行验证分析,结果表明:在顶压试验中,当加载力达到汽车自身质量的1.5倍时压力板位移为39.4 mm,远小于法规要求的127 mm;在动态翻滚碰撞过程中,A柱和B柱最大变形量分别为52 mm和55 mm,能够满足乘员生存空间要求,因而验证了该研究方法的可行性.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2017(000)011【总页数】4页(P25-28)【关键词】汽车翻滚;纯电动汽车;拓扑优化;顶压试验【作者】宋洁;雷正保【作者单位】长沙理工大学;长沙理工大学【正文语种】中文根据各个国家的交通事故数据统计结果分析，尽管翻滚事故在交通事故中所占的比例很小，但是致死率却极高。
随着车辆C-NCAP星级评价体系的完善，人们对车辆碰撞安全性要求的提升，人们对翻滚碰撞安全性的要求也越来越高，汽车翻滚安全已成为研究热点。
传统的提高翻滚碰撞安全性的方法包括，依靠经验和类比，采用强度更高的材料，对骨架构件进行尺寸优化以及局部加强优化，其变量仅局限于形状和尺寸（如截面尺寸及厚度等），很难对原始的结构进行较大改进，而且采用增加钢材厚度的方法会导致汽车的质量增加[1]。
为了克服这些不足，为提高车辆翻滚碰撞安全性提出一种全新的设计方法，文章以某品牌纯电动车为原型，以车身结构刚度最大化为目标，建立白车身耐撞性拓扑优化数学模型，按法规FMVSS 208中的翻滚方法对纯电动汽车车身进行拓扑优化，提取了拓扑构型并进行了动态翻滚试验，验证了纯电动汽车翻滚耐撞性拓扑优化设计方法的可行性。
1 耐撞性拓扑优化方法1.1 基于混合元胞自动机的拓扑优化方法由于汽车碰撞是一个复杂的过程，属于瞬时、高速及大变形的非线性问题，包含材料、几何非线性、元素间的接触及应变率等效应，因此需要建立能代表碰撞过程这一复杂行为的优化模型。