轿车前舱结构性能综合优化
一种乘用车前舱40% 偏置碰中小腿得分偏低问题的优化设计
表1
2 背景描述
某 款 乘 用 车 PRO 阶 段 车 辆 进 行 C-NCAP 摸底试验时，发现正面 40% 偏置碰 试验中小腿得分偏低，需要进行优化分析。
按 照 C-NCAP 2018 ODB（offset deformable barrier）试验工况要求，偏置可 变形壁障 , 试验速度 64km/h。通过模拟分析 及碰撞试验发现，由表 1 可知，前隔板试验值 侵入量为 135.7mm，基准模型值为 149.6mm, 超出目标值 (130mm)5.7mm. 搁脚板试验值侵 入量 122mm, 基准模型值为 82.5mm, 试验值 超出目标值 (60mm)62mm。脚踏板安装点侵
MANUFACTURING AND PROCESS | 制造与工艺
一种乘用车前舱 40% 偏置碰中小腿得分偏低问题的 优化设计
刘灵祥 周世玉 陈旭红 吴雄兴 上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 545007
摘 要：本文通过变更零件结构和变更材料牌号和焊点数量，提高某款乘用车 PRO 数据阶段前舱零件 40% 偏置碰 性能，减少前围板的侵入量，保证车内成员的安全生存空间。
关键词：有限元模型 40% 偏置碰 刚度 材料 焊点
An Optimized Design for the Low Score of the Middle Calf in the 40% Offset Impact of the Front Cabin of a Passenger Car Liu Lingxiang Zhou Shiyu Chen Xuhong Wu Xiongxing
加速度峰值 (g) 速度回弹时刻 (ms)
前隔板最大侵入量 (mm)
脚踏板安装点侵入量 (mm)
搁脚板侵入量 (mm)
汽车车身结构优化设计
汽车车身结构优化设计随着汽车行业的持续发展，汽车设计和制造技术的日益成熟，如何实现汽车车身结构的优化设计成为一个重要的研究方向。
汽车车身结构对车辆的性能、安全和舒适度有着决定性的影响。
本文将从汽车车身结构设计的需求和方法，汽车车身结构材料选择和应用，以及汽车车身结构优化设计的案例研究进行分析和论述。
一、汽车车身结构设计的需求和方法在汽车设计中，汽车车身结构是一个重要的方面，它决定了汽车的稳定性、轻量化和节能性能。
汽车车身结构设计需求主要包括以下几个方面：1. 结构稳定性：汽车车身结构设计应考虑各种行驶情况下的稳定性和安全性。
2. 轻量化：轻量化是一个常见的汽车车身结构设计目标。
轻量化能有效地降低车辆的燃油消耗和环境污染，提高汽车的能源利用率。
3. 舒适性：汽车车身结构应该考虑到驾驶员和乘客的舒适度，并能减少噪音和震动。
在汽车车身结构设计中，一些方法和工具可以用于优化设计，例如CAE、拓扑优化等。
CAE（计算机辅助工程）技术能够通过数字仿真，快速计算车身结构下的各种工况下的应力分布，以便进行优化设计。
拓扑优化则是一种基于数学模型和算法的方法，它可以自动生成最优的车身结构模型，以便实现轻量化和优化性能的目标。
二、汽车车身结构材料选择和应用汽车车身结构材料是决定其性能和质量的关键因素之一。
环保节能是当前材料选择要考虑的主要因素。
1. 钢材和铝材：钢材和铝材是目前汽车车身结构中使用最广泛的材料。
高强度钢材和铝材能够有效地压缩车身的重量，并保证强度。
2. 轻质材料：在轻量化方面，汽车车身结构中不锈钢、镁合金等轻质材料也被用于汽车车身结构中。
由于这些材料有着很好的强度和耐腐蚀性能，底盘和车身的质量能够得到减轻。
3. 复合材料：由于汽车车身结构要求同时满足强度和轻量化的目的，因此复合材料正在成为汽车车身结构中的新兴材料。
这些材料由于其良好的强度和轻重量，能够实现汽车车身的更好的强度和轻量化。
三、汽车车身结构优化设计的案例研究在实际汽车车身结构设计中，优化设计的应用已经产生了很好的效果，在汽车轻量化和节能方面都取得了一定的成果。
轿车前舱盖扭转刚度分析及优化方法探讨
轿车前舱盖扭转刚度分析及优化方法探讨作者：李峰田冠男杨晋摘要：前舱盖是轿车的是重要部件，其扭转刚度性能的好坏直接影响汽车的整体性能。
本文采用基于扭转角的评价方法，弥补了旧有方法的不足，并以某车型前舱盖为例对两种方法进行对比分析；运用Hypermesh 以及MSC NASTRAN 软件平台，进行前舱盖的有限元建模及其扭转刚度的求解，并采用两种方法进行优化对比分析.关键词：前舱盖扭转角扭转刚度MSC.Nastran 优化1 概述前舱盖（又称发动机盖、发动机罩）是最醒目的车身构件，是顾客经常要察看的部件之一。
发动机盖的在结构上一般由外板和内板组成，中间夹以隔热材料，内板起到增强刚性的作用，其几何形状由厂家选取，基本上是骨架形式。
对发动机盖的主要要求是隔热隔音、自身质量轻、刚性强。
因此，其性能的好坏，直接影响车身的总体性能和舒适性[1]。
对前舱盖扭转刚度共考察两种工况：一是模拟前舱盖正常工作状态下，约束锁工作时，约束相应的自由度，在缓冲块处施加适当的载荷，利用NASTRAN 求解，得到相应的刚度值；二是锁不工作，约束一侧缓冲块处适当的自由度，在另一侧缓冲块处施加适当的载荷，利用NASTRAN 求解，得到相应的刚度值。
本文对扭转刚度采用两种方法进行评价：常用的位移法，及角度法；位移法：即K=F/S K-刚度F-施加的载荷S-载荷对应的位移角度法：即K=F/θ K-刚度F-施加的载荷θ -载荷对应的扭转角位移法，相对比较简单，单位变形所需要的力值。
但它受加载点位置的影响，即不同点得到的结果不一样。
而在前舱盖的扭转刚度分析中，加载点常常选择缓冲块，但其位置并没有统一的规定。
所以，这种方法很难准确的表达前舱盖整体扭转刚度；对此方法的扭转刚度的提升，只需要简单的移动缓冲块的位置就能轻易地提高扭转刚度值，但对整体刚度的提升并没有实质的意义。
角度法，单位扭转角所需要的力值。
在前舱盖的扭转刚度的分析中，不受加载点位置影响，能很好的反应前舱盖的整体扭转刚度。
面向行人综合保护的汽车前部结构参数优化
亮
４０３ ） ０ ０ ０
４０３ ； ２ ０００ ．重庆 大学机械工程 学院， 重庆
［ 摘要 ］ 针对行人头部和下肢 的综 合保 护 ， 建立 了行人 汽车碰 撞 的多刚体 模型 。选 取保 险杠 、 发动 机罩和 风 窗玻 璃等的诸多几何参数作 为设计 变量 ， 以行人头部 和下肢损伤指标最小 为优化 目标 ， 采用基 于 Ｐ ｒｔ ａｅ ｏ最优 的多 目 标 遗传算法对汽车 的前部结构参数 进行 了优化 。结果表 明 ， 发动机罩与水平面 的夹 角对 头部损伤影响最大 ， 险杠 保
汽 ２１ ０ １年（ ３ ） ６Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｔｍ ｔｖ ｇ ｎ ｅｉ ｇ
２ １０ ０１ １ ２
面 向行 人 综 合 保 护 的汽 车前 部 结 构参 数 优 化
徐 中明 ， 世谦 张 志 飞 张 刘 ， ，
（ ．重庆大 学， １ 机械传动 国家重点 实验 室， 重庆
ｗ ｎ ｓｒｅ ｓｄｓ ｎｖｒ ｂｅ ， ｉｉ ｚ ｇｔｅｉ ｕｙｃ ｔ ｉ ｏ ｅ ｅｔ ａ ｅｄ ａｄｌｇ ｓｏｊｃ ｖ ．Ｔ ｅｒｓｌ ｉｄｃｅｎａ ｅｉ ａｉ ｌ ｍ ｎｍｉｎ ｊｒ ｒ ｅ ａ ｆ ｄ ｓ ｎｈ ａ ｎ ｓ ｂｅ ｔ ｅ ｈ ｅｕｔ ｇ ａ ｓ ｉ ｈ ｎ ｉ ｒ ｐ ｉ ｒ ｅ ａ ｉ ｓ ｓ ｏ ａ ｔｅｉｃ ｎ ｄａ ｇ ｆ ｏｎ ｔ ａ ｓ ｅ ｅｔ ｎｈ ａ ｊｒ ， ｈ ｆ ｃ ｆｈ ｅｇｔ ｆ ｕ ｅ ｌ ｉ ｈ ｗ ｔ ｔｈ ｌ ｅ ｎ ｌ ｏ ｎ ｅ ｈ ｓ ｔ ｆ ｃ ｏ ｅｄｉ ｕ ｔｅｅ ｅｔ ｅｈ ｉ ｍｐｒｒ ａ ｖ ｔ ｈ ｎｉ ｅ ｂ ｍｏ ｆ ｎｙ ｏｔ ｈ ｏｂ ｅ ｔｅ ｏ
车身结构优化设计与性能分析
车身结构优化设计与性能分析一、前言汽车行业经历了长达一个世纪的发展，车身结构也随之不断进化。
从最初的单纯金属制造到现在的多材料结构，每一次的演变都让汽车更加安全与高效。
本文将从车身结构的优化设计入手，探讨如何提高汽车性能。
二、车身结构的优化设计1. 材料选择在过去，车身结构主要是由钢铁等金属材料构成，但现在随着新材料技术的不断发展，更多的新材料被应用于车身结构上。
比如碳纤维，它的强度和刚度比钢铁还高，同时它的重量却要轻很多，可以大大减轻汽车的整体重量，提高汽车的燃油效率和节能性能。
2. 结构设计车身结构设计需要考虑车辆的性能和安全性。
为了达到这些目标，工程师们通常会采用一些设计手段来确保车辆在各种条件下的安全性和性能。
例如，在汽车碰撞时，工程师必须确认车身结构能承受撞击力，并且车内乘客得到足够的保护。
设计车身结构时，还要考虑到气动以及流体力学特性，以确保汽车在高速行驶的过程中能够保持稳定的行驶。
3. 仿真计算与传统的试错方法相比，仿真计算可以更加快速而精确地对车身结构进行评估，减少时间和成本。
使用高效的计算机仿真软件，工程师们可以对施力、载荷、应力、扭矩和应变等因素进行详细的分析和优化。
在此基础上，设计出更加优异的车身结构，缩短研发周期，提高产品质量。
三、车身结构性能分析1. 刚度车身结构的刚度对于汽车牵引、平稳行驶、路面过滤等方面的表现有极大的影响。
由于车身结构的强度和刚度取决于材料和构造，在材料性能相同时，通过合理结构设计和优秀的组装工艺可以极大提高车身的刚度。
2. 强度车身结构的强度代表着汽车在受到外力冲撞时对撞击力的抵抗能力。
因此，提高车身的强度可以保证汽车在各种行业标准测试下的安全性能。
3. 抗拉能力抗拉能力是车身结构性能的一个重要指标，它代表了车身在受到拉力时的能力。
因此，车身结构的材料和结构设计需要具备足够的抗拉能力，以确保车辆在行驶过程中不易损坏。
4. 范德瓦尔斯力分析驾驶车辆时，车身的稳定性对乘客的感觉和安全性都是非常重要的。
轿车车顶结构的综合性能分析与评价
．
设计 ・ 算 ・ 计 研究 ・
轿 车车顶 结构 的综合性能分 析与评价 ★
刘 爽 １ 高 云 凯 １ 张鲲 鹏 ２
（． １同济大 学 ；． 海 汽车集 团股 份有 限公 司技 术 中心 ） ２上
【 摘要】 运用有限元数值模拟法研结构性能。 系
【 ｂｔａ ｔＩ ｈｓ ｐｐｒ ｈ ｅｅａ ｐｏｅｔ ｏ ｅ ｉｅ ｒｏ ｔ ｃｕｅ ｎ ｌｄｎ ｄｌｃ ａ ｃｅ ｓｃ ｅ ｔ Ａ ｓ ｃ］ ｔｉ ａ ｅ，ｔｅ ｇｎｒｌ ｒｐｒ ｆｖｈｃ ｏｆｓ ｕｔｒ，ｉｃ ｉｇ ｍｏａ ｈ ｒ ｔｒｔ ，ｄｎ ｒ ｎ ｙ ｌ ｒ ｕ ａ ｉｉ
车 顶局 部模态 时 的模态 振 型对 比 ．确定 车顶 结构 的 边 界条 件。 验证 有 限元 模 型可靠 性
２１ 车顶 模态 分析 有 限元模 型 ． ’
和成 形 仿 真 中【 。 目前 ． 对轿 车车 顶 结构 的评 价 方 法 尚未 形 成 体 系 ． 有 法 规 Ｆ Ｓ １ （ 仅 ＭＶ Ｓ２ ６ 车顶 准 静
主题 词 ： 车 车顶 结构 结构 － 轿 眭能
综 合评 价
中 图分类 号 ： ４ ３８ ＋ 文 献标 识码 ： 文章编 号 ：０ ０ ３ ０ （０ ２ ０ — ０ ７ ０ Ｕ６． １ ２ Ａ １ ０ — ７ ３ ２ １ ） １０ １ — ５
基于平均压溃力的轿车前端结构优化方法
设计 ． 算 ． 计 研究 ．
基 于平均压 溃力 的轿 车前端结构优化方 法
刘 维 海 １ 程 秀生 １ 朱 学 武 ２ 马 志 良 ２
（． １ 吉林 大 学 ；． 国第 一 汽车集 团公 司技术 中心 ） ２中
【 摘要 】 在某轿车设计 开发 初期 阶段 ， 前端 结构在正面碰撞过程 中所受 到的平均 压溃力为优化 目标 ， 以其 综合
考 虑 １ ｍ ｈ正 面 ４ ％偏 置 刚 性 壁 碰 撞 、０ｋ ／ 面 刚 性 墙 碰 撞 和 ５ ｍ ｈ正 面 ４ ％可 变 形 壁 偏 置 碰 撞 等 ３种 碰 ６ｋ ／ ０ ５ ｍｈ正 ６ｋ ／ ０ 撞 模 式 进 行 结 构 优 化 分 析 ． 到 较 好 的 车 辆 前 端 结 构 。在 具 备 整 车 碰 撞 分 析 条 件 下 ． 优 化 结 构 进 行 整 车 碰 撞 仿 真 得 将 验 证 。 仿 真 结 果 表 明 ． 化 后 的前 端 结 构 在 整 车 碰 撞 分 析 中 表 现 理想 。 优
到 左 、右 吸能盒 与前 纵 梁等 主要 吸能 部件 碰 撞 吸
使 吸能 最大 化 ．降低 车体 前期 碰撞 减速 度峰 值 前
纵 梁 是正 面 碰撞 载 荷 的 主要 传 递路 径 和 吸 能部 件 ． 前 纵梁 合理 压溃 变形 吸 收足够 的碰 撞能量 对乘 员保 护 至关 重要 因此 ， 汽 车设计 开发 阶段 ． 在 需要 从这
Ｋｅ ｒ ｓ Ｃａ ，Ｆｒ ｎ － ｎ ｔ ｕ ｔ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒ ｏ ｔ ｅ ｄ ｓｒ ｃ ｕ ｅ，Ｃｒ ｓ Ａｖ ｒ ｇ ｏ ｌ ｐ ｅ ｆ ｒ ｅ ａ ｈ， ｅ ａ ｅ ｃ ｌ 性是 评 价 汽 车 安全 性 的基 本标 准 ． 其 中前保 险杠 横 梁 、碰撞 吸能 盒与 前纵 梁等 前 端结 构 作 为 正面碰 撞 主要 吸能 部件 直接 影 响汽 车正 面抗撞 性 能 前保 险 杠 的主要 作用 是在 汽 车发 生正 面低 速 碰撞时． 防止或 减 少前端 其 它部 件 的损坏 ． 降低 维修 成本 ： 在发 生正 面高 速偏 置碰 撞 时 ． 碰撞 能量 传递 将
车身结构优化与安全性分析
车身结构优化与安全性分析车身是汽车的重要组成部分，直接关系到汽车的结构强度和安全性能。
优化车身结构，提高其安全性对驾驶员和乘客来说至关重要。
本文将探讨车身结构优化的方法以及安全性分析。
一、车身结构优化1. 材料选择车辆的材料选择对车身结构优化起到至关重要的作用。
常见的材料包括钢铁、铝合金、复合材料等。
钢铁具有良好的强度和韧性，但相对较重。
铝合金轻质高强，但成本较高。
复合材料具有优异的强度和轻量化特点，但制造工艺复杂。
根据不同需求和经济因素，选择合适的材料进行车身结构优化。
2. 结构设计车身的结构设计直接影响其强度和刚性。
合理布置梁柱和加强筋，以增加整车的刚性。
应考虑在冲击或碰撞中吸收撞击能量并保护乘客。
通过CAD技术进行虚拟仿真，并进行优化设计，以减小结构重量、提高整车刚度和降低振动噪声。
3. 制造工艺优化车身的优化不仅包括结构设计，还包括制造工艺的优化。
采用先进的制造技术，如激光焊接、粉末冶金、热成形等，以提高车身零部件的精度和质量。
同时，优化模具设计和制造，提高生产效率和工艺稳定性。
二、车身安全性分析1. 碰撞安全性评估碰撞安全性评估是车身安全性分析的重要内容之一。
通过虚拟碰撞试验和物理碰撞试验，评估车身在碰撞情况下的安全性能。
常用的评估指标包括车身刚度、变形能力、能量吸收等。
根据评估结果，进行结构优化，以提高车身在碰撞时的安全性能。
2. 侧翻安全性分析侧翻是常见的交通事故形式之一。
车身的侧翻安全性是保障车辆乘员安全的重要指标之一。
通过模拟侧翻情况下的力学响应，评估车身的抗侧翻能力。
在设计和制造中，合理选择车身结构和加强筋，提高车身的抗侧翻能力。
3. 静态稳定性分析静态稳定性是车身安全性的另一个重要方面。
通过在不同路面条件下进行稳定性测试和仿真分析，评估车身的静态稳定性。
调整车身重心位置和悬挂系统设计，提高车身的静态稳定性，减少侧倾和翻滚风险。
4. 行人保护安全性分析行人保护安全性是现代汽车设计的重要要求之一。
汽车车身设计的结构优化研究
汽车车身设计的结构优化研究近年来，随着汽车工业的不断发展，车身设计和结构优化已成为影响汽车性能、安全和舒适性的重要因素之一。
汽车车身设计的结构优化研究，旨在寻求最佳的设计方案，提高汽车的性能和安全性，同时降低成本和节约能源。
一、汽车车身的结构优化汽车车身的结构优化包括材料选择优化，设计参数优化和结构优化三方面。
材料选择优化是建立在对材料的了解和选用的基础之上，通过选择合适的材料，来达到提高强度、降低重量和减轻燃油消耗的目的。
设计参数优化则是要求设计者在设计车身时遵循一定的参数选择原则，从而优化车身的性能和安全性。
结构优化则是针对车身的各个部位，通过最优化设计和模拟分析，来降低材料使用量，提高结构刚度和强度，同时实现安全性设计和舒适性优化。
二、汽车车身设计的材料目前，汽车车身设计所采用的材料主要包括钢材、铝合金、镁合金和复合材料。
其中，钢材是最常用的材料，它具有高强度、耐磨性和耐腐蚀性。
铝合金和镁合金则具有轻质、高强度和塑性良好的特点，同时也可以实现减轻燃油消耗的目的。
复合材料则是由两种或多种材料组合而成的材料，具有重量轻、强度高、耐腐蚀性强、抗疲劳性好和塑性良好等优点。
由于复合材料较为复杂，制造难度大，所以目前仅在一些高档车型中采用。
三、汽车车身设计的参数汽车车身设计的参数包括长度、宽度、高度、轴距、接近角、离去角、过程角和悬挂调校等。
长度和宽度的选择应该根据乘员空间和行李空间的需要，同时也要考虑到驾驶性能和燃油消耗。
轴距则要根据前后轮的相对位置，来确定车身的稳定性和操控性。
接近角、离去角和过程角则是车身设计中必须要考虑的因素，这些因素要求车身在行驶过程中，能够通过各种路况和障碍物时，确保车身的稳定性和安全性。
悬挂调校为了提高汽车的操纵性和乘坐舒适性，需要针对不同的路面状况和驾驶方式，来进行调整和优化。
四、汽车车身设计的结构优化汽车车身设计的结构优化包括车身强度分析、刚度分析和疲劳寿命分析三方面。
轿车前端结构优化方法
轿车前端结构优化方法刘维海1，程秀生1，朱学武2，马志良2，唐洪斌（1吉林大学汽车工程学院，吉林长春130022；2 第一汽车集团技术中心，吉林长春200011）摘要：为了使轿车具有优良的正面抗撞性能，在设计开发阶段需要应用仿真计算的方法对轿车前端结构进行优化。
本文综合考虑正面16公里40% 偏置刚性碰撞（AZT)、正面50km/h刚性墙碰撞（FRB）和正面56km/h 40%可变形壁偏置碰撞（ODB）三种工况，首先对轿车前端结构进行优化计算，然后将优化结构进行整车碰撞仿真验证，结果表明前端优化结构在整车条件下的碰撞仿真中表现理想。
最后，总结出一套轿车前端结构优化流程，该流程对轿车设计开发具有重要的指导意义。
关键词：碰撞；保险杠横梁；吸能盒；前纵梁Optimizing Method of a Passenger Car’s Front StructureLiu Weihai1；Cheng Xiusheng1；Zhu Xuewu2；Ma Zhiliang2；Tang Hongbin2(1. College of Automotive Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China；2.FAW Groups Research andDevelopment Center, Changchun 130022, China)Abstract：In the phase of passenger car design, it’s important to optimize front structure with FE simulation for getting excellent crashworthiness. In this study, optimizing the front structure in subsystem level firstly, then further optimizing the in full vehicle level under the 16 km/h AZT, 50 km/h FRB and 56 km/h 40% ODB impact modes, Simulation results shows that the front structure has an excellent crashworthiness in full vehicle impact simulation.At last, an optimization method of front structure is summarized which can guide the car design in future.Key words：Impact Bumper beam Crash box Front rail0前言随着我国汽车安全强制性法规的逐步完善以及消费者对汽车安全性认识的提高，各大汽车企业与研究机构投入大量人力、物力提高汽车安全性能。
车辆发动机舱规划设计方案
车辆发动机舱规划设计方案车辆发动机舱的规划设计方案是保障车辆顺利行驶的重要一环。
发动机舱不仅仅是车辆引擎的房间，还负责着车辆内部的空气流通、部件保护和安全性能，因此对于车辆发动机舱规划设计的方案，需全方位的考虑，才能达到效果最优化，符合市场需求。
1. 材料选择发动机舱的结构及功能有赖于使用的材料，如何选择合适的材料，是保障车辆高效稳定运行的前提条件。
一般来说，发动机舱的制作材料包括有：钢材、铝材和镁合金三种。
钢材是目前应用于汽车框架最常用的材料，因其具有坚固性、抗压性与抗折性强而被大量使用。
铝材由于重量轻、密度范围小而在越来越多的原动力设备中使用广泛。
镁合金具有良好的机械切削性，气密性优良等优点，但价格相对较高。
在材料选择中，不仅需要权衡其优缺点，还需考虑性价比的因素。
从实际情况出发，在常规的汽车生产中，采用钢材加工底盘结构、并用铝材制造发动机罩等部件，能够兼顾成本和效果，达到更好的性价比。
2. 空气流通的设计车辆的发动机舱内部需要进行一定的空气流通，以保证引擎的正常性能和及时散热。
一般来说，空气流通的设计可以采用进气、出气两种方式来实现。
进气可以采用车身底部设立风口、前部罩头进气流道和车侧空气引入口等三种方式。
其中，车身底部设置风口可以增加发动机舱的冷却效果、提高发动机效能，但需要注意的是应有一个完整的汽车底盘装置进行保护，并加强车底的密封性能，防止进风时产生的污染物进入发动机室内。
车前部罩头进气流道是一种在车前部分设置的气流路径，通过对进气流道的设计可以使冷空气流经整个发动机室内，达到降温的目的。
车侧空气引入口，是一种在车侧设立的气流路径，其优点为能够减少空气组位，降低汽车底部的阻力，并增加空气流通的数量。
但同时也需要对车身涂层进行加强，及时清理附着的灰尘，而不影响空气流通过。
相对而言，出气通道可以采用排气管、风扇等来进行温度调节以及排污的功能。
3. 部件的保护在发动机舱规划设计方案中，部件的保护同样是一个重要的环节。
基于CAE的发动机舱罩结构分析及优化设计
基于CAE的发动机舱罩结构分析及优化设计作者：李林来源：《汽车科技》2013年第02期摘要：通过建立某车型发动机舱罩的有限元模型进行模态分析，利用拓扑优化方法对其结构进行优化设计并提出了两种优化方案，经过进一步分析和制造工艺性能的对比，确定了一种结构优化方案。
最后验证了优化方案的刚度，提高了发动机舱罩的整体性能，达到了优化的目的。
计算机辅助工程（CAE）工具的运用能够为工程设计人员指明设计方向，缩短研发周期，降低研发成本，取得良好的经济效益。
关键词：计算机辅助工程（CAE）；拓扑优化；发动机舱罩中图分类号：U463.83+3 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2013）02-0016-04发动机舱罩是汽车车身的重要组成部分，不仅影响整车的造型美观，还要保护机舱内的发动机和其他重要的零部件免受损伤。
在日常使用过程中会经常开闭，因此其整体性能是汽车重要的性能之一，需要进行相关的测试及优化。
如果利用计算机辅助工程（CAE）工具进行分析，可以节省实验样件的数量和次数，尤其是有多种设计方案时，利用CAE工具可以快速进行分析和比较，指导设计人员对发动机舱罩结构改进和优化，提高产品性能，降低成本。
本文以某车型发动机舱罩为研究对象，采用有限元分析方法分析了原始方案的自由模态。
针对第一阶模态频率相对较低的问题，采用拓扑优化分析方法，重新设计内板加强筋的结构。
计算两组优化方案的模态结果，选定较优一组作为最终设计，同时亦对其刚度性能进行验证。
1 发动机舱罩模态分析1.1 模态分析的基本理论模态分析是根据结构特性与材料特性等参数分析，采用有限元法形成系统的离散数学模型——质量矩阵和刚度矩阵，求解特征值，确定模态参数。
典型系统的自由模态分析基本方程可表达为如下形式：自由模态分析求解式（2），即对特征方程求解。
1.2 发动机舱罩有限元模型建立原始方案是工程部门根据造型和结构设计经验构建的，具体方案如图1所示。
该设计方案需要通过模态分析来验证结构设计是否合理。
轿车车顶结构的综合性能分析与评价
轿车车顶结构的综合性能分析与评价轿车车顶是汽车的一个重要组成部分，具有支撑车辆、保护车内乘客和物品的功能。
该结构的综合性能直接关系到车辆的安全性、舒适性以及驾驶体验。
本篇文章将从车顶的结构、重量、强度、声学和舒适性五个方面进行综合性能分析和评价。
首先是车顶的结构。
轿车车顶的结构一般为钢材或铝材制成。
在材料选择上，钢材具有较高的强度和刚度，但比较重，铝材则比钢材轻但强度和刚度稍稍逊色。
不同的材料选择直接影响车顶的整体稳定性和承载能力。
车顶的设计还需考虑车身整体性能，以及不同部位的强度和刚度的分配，因此车顶结构的设计需综合考虑材料选择、形式和钢材厚度等因素。
其次是车顶的重量。
车顶是车身上位于最高点的零部件，因此其重量对车重和车身重心位置影响较大。
过重的车顶会使车辆的重心上移，影响驾驶的稳定性和操作性能。
因此，轿车车顶的重量是需要控制的重要指标。
设计上可通过优化结构、材料选择以及增加加强筋来进行降重。
第三是车顶的强度。
车顶的强度是车辆安全保障的重要组成部分。
车顶在运动过程中可能遭受剧烈冲击，例如在车祸时遭受压力，如果车顶强度不够，就会发生塌陷甚至撞破车顶的情况。
为了确保车辆的安全性能，车顶应该经过多个方向的冲击测试，以确保其承载能力。
第四是车顶的声学性能。
车顶不仅需要具备结构、强度和重量的优化，还需要考虑驾乘的舒适性。
制振材料的应用能够有效减少车内噪音，提高驾乘舒适性，因此则让声学表现成为车顶综合性能评价的一个重要指标之一。
最后是车顶的舒适性。
车顶对被乘客的头部剖面高度有影响，在考虑空间布局的同时，车顶的内部造型也应该得到关注。
有些车厂会利用天窗等手段增强车内采光度和开阔感，也可视为空气动力学和空调系统的影响，并考虑车内温度及通风情况，进一步提高车内舒适性。
综上所述，车顶结构的评价和综合性能分析需要从结构、重量、强度、声学和舒适性等多个方面进行考虑，以保证轿车的安全、舒适和驾驶体验。
随着科技的发展和制造技术的不断进步，轿车车顶的结构和综合性能也将不断得到提升。
发动机舱前端模块优化设计分析
发动机舱前端模块优化设计分析汽车工业不断发展对整车设计提出了很高的要求，在这种情况下，模块化设计成为整车设计与生产的重要内容和趋势，通过对模块化设计的应用，能在保证设计便利性和合理性的基础上，减少成本。
然而，在设计过程中，为保证模块化设计发挥应有作用效果，需要进行必要的结构分析，使设计达到最优化。
1 概述当前针对模块化这一概念还未形成公认且统一的定义，不同文献资料对其的定义都不相同。
从较多文献资料看，对于模块化设计，主要指的是在设计过程中将整车按照不同的功能分为若干相互独立的不同模块，各模块上集成不同的零件及其总成，且模块间联接采用固定模式，能防止由于零件及其总成的改变而发生变化，装配过程中可将模块为基础进行装配。
对汽车行业而言，为有效降低成本，不断增强竞争力，基于模块化的设计与生产是当前主要趋势，然而由于受到技术等方面的制约，使汽车行业中的模块化仅实现了前端模块，也就是散热器框架，正广泛用于实车的生产过程中，很多车型都采用这一模块，如MINI、cerato、POLO、All New Passat、GOLF、Seat Ibiza、Audi A4、Mercedes-Benz Vito/Viano、***** ix35、Audi Q7、Renault S.A.koleos、Porsche Panamera等。
现有文献资料对前端模块开发给出了一定说明，比如采用前端模块对汽车进行组装具有的优势特点和未来发展前景；提出一种全新材料，即GMT，即玻璃纤维增强热塑性塑料（glass mat reinforcedthermoplastics），及其在前端模块当中的实际应用和优势特点。
无论是从研究还是实践上看，前端模块是一个必然趋势，尤其是改款车型，利用这一模块能充分体现出设计和成本方面的优势。
对于散热器框架，将其按照整体模块进行设计和车身实施组装，以不同的类型及改制方案为依据，可设计出不同的模块。
如此一来，在改制过程中，仅需对模块进行更换，就能解决散热器框架在刚度上无法满足要求的问题，实现降低改制成本的目标。
车载测试如何优化车辆的车身结构
车载测试如何优化车辆的车身结构车辆的安全性和性能是每个车主所关注的重要因素之一。
为了确保车辆在各种道路条件下的稳定性和耐久性，车身结构的设计和优化是必不可少的环节。
车载测试作为一种有效的工具，能够对车身结构进行全面的评估和分析，从而提供优化的方案。
本文将探讨车载测试如何优化车辆的车身结构，以提高车辆的安全性、舒适性和节能性。
一、加强刚性结构车辆的刚性结构对于安全性和性能至关重要。
在车载测试中，可以通过模拟真实的道路条件和行驶过程，对车辆的刚性结构进行测试和评估。
通过分析测试结果，可以发现潜在的问题并采取相应的措施进行改进。
例如，加强翻滚架、扭力箱和各种连接点的刚性性能，以提高车身整体的稳定性和强度。
这些改进措施可以有效减少车辆在激烈行驶过程中的变形和振动，提高乘坐舒适度和操控性。
二、优化结构设计车载测试还可以帮助优化车辆的结构设计。
通过模拟不同的碰撞和撞击情况，可以评估车身结构在事故中的表现，并找出潜在的安全隐患。
在测试过程中，可以收集各种传感器数据，如加速度、位移和应力等，以分析车身结构的耐久性和变形情况。
基于这些数据，设计师可以进行模拟和仿真，进一步改进车身结构的设计。
优化设计可以通过改变材料的选择、加强关键部位的加固等方式实现，以提高车辆在事故中的抗冲击性和保护乘客安全的能力。
三、提高车身轻量化车身结构的轻量化是提高车辆性能和节能性的重要手段之一。
通过车载测试，可以评估车身结构的强度和刚性，并鉴定出不必要的结构冗余和过度设计。
基于测试结果，可以精确计算出车身结构的最佳结构参数，从而实现汽车的轻量化。
减少车身自重不仅可以提高车辆的燃油经济性，减少碳排放，还可以提高车辆的操控性、加速性和整体性能。
在轻量化过程中，应特别关注车身各个部位的刚度均衡，以兼顾安全性和乘坐舒适性。
四、改进降噪与隔热性能车载测试还可以用于改进车辆的降噪与隔热性能。
通过模拟各种道路噪声和车身振动时产生的噪音，可以评估车辆内部的噪音水平，并找出可能导致噪音和振动的原因。
汽车发动机舱侧边梁结构的优化
10.16638/ki.1671-7988.2020.09.030汽车发动机舱侧边梁结构的优化刘小会（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：文章首先分析了发动机舱侧边梁结构的主要作用和存在的主要问题，并基于此给出了一种新的发动机舱侧边梁结构。
解决了现有的问题，提高了白车身的性能。
关键词：焊接顺序；激光拼焊；强度；开裂；碰撞中图分类号：U464.9 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2020)09-94-04The Optimization of Side Beam Structure of Automobile Engine CompartmentLiu Xiaohui( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )Abstract: At first, this paper analyzes the main functions and main problems of the engine side beam structure, and then based on this present a new side beam structure of engine cabin. This existing problems are solved and the performance of body-in-white is improved.Keyword: Welding sequence; Laser welding; Strength; Craze; CrashCLCNO.: U464.9 Document Code:A Article ID: 1671-7988(2020)09-94-04前言每种材料都有一定的强度等级，当材料所受的力超过其材料强度时，材料就会出现变形，甚至开裂等问题。
轿车前副车架设计及优化
本科毕业设计（论文）轿车前副车架设计全日制本科生毕业设计（论文）承诺书本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文）是在导师的指导下，严格按照学校和学院的有关规定由本人独立完成。
文中所引用的观点和参考资料均已标注并加以注释。
论文研究过程中不存在抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。
如若出现任何侵犯他人知识产权等问题，本人愿意承担相关法律责任。
承诺人（签名）：日期：轿车前副车架设计摘要汽车轻量化设计是现代汽车产业发展的必然趋势，本课题围绕Roewe轿车前副车架采用镁合金的轻量化设计，实现平衡轿车驾驶的操控性和舒适性的目标。
通过对轿车前副车架功能的分析，确立前副车架的设计方案，建立三维模型和有限元分析模型，并对前副车架采用镁合金材料强度分析，并对于结构薄弱的位置提出优化思路。
研究过程中，首先了解了汽车轻量化设计的目的和方法，并学习前副车架的相关知识，明确其在汽车中的作用，前副车架的发展历史，功能设计要求，结构特点，型式，与车身连接方式，材料等，本课题的前副车架采用镁合金，文中也分析了镁合金的特性优点以及在汽车制造上的应用。
然后建立了前副车架的三维模型。
接着对前副车架进行结构强度的理论分析，包括所受到的载荷类型和强度理论，确定载荷工况，为之后的有限元分析奠定基础。
在学习有限元分析理论和了解有限元分析法在汽车行业中的应用之后，利用有限元分析软件hypermesh对前副车架的三维模型进行简化处理，网格划分，施加刚性连接和载荷工况，完成前副车架有限元分析模型的建立。
在对前副车架进行强度分析后得出应力云图，并对其结构薄弱的位置提出优化思路。
本课题的研究工作，无论在设计上还是分析上，都对汽车行业零部件现代化开发提供了参考。
关键词:前副车架汽车轻量化镁合金有限元方法DESIGN OF FRONT SUB-FRAME OF ROEWE CARABSTRACTAutomotive lightweight design is an inexorable trend of the development of modern auto industry. In this paper, magnesium alloy is used to design the front sub-frame of Roewe car by lightweight technology to achieve the balance of control and comfort during the car driving. By analysing the function of front sub-frame, the design scheme is established, as well as the 3D model and the finite element model. Strength analysis is carried out to the front sub-frame of magnesium alloy and optimized idea is suggested to the weak link of the structure.In the process of research, first, the intention and method of automotive lightweight design are comprehended. The related knowledge of the front sub-frame has been learned, and also the function, the development ,the design requirement, the shape ,the type ,the connection with the car body and the material have been confirmed. In this paper, the character and the application in the automotive manufacture of magnesium alloy is also analyzed. After that, a 3D model of front sub-frame is built.Strength theoretic analysis is carried out to the front sub-frame, including load type and strength theory. Load cases are confirmed and ADAMS dynamics model is introduced in order to set the base of finite element analysis.After learning finite element analysis theory and knowing the application in the automotive manufacture, hypermesh software is used to simply dispose the 3D model, and also mesh shell, add rigid joint, load cases so that a finite element analysis model can be established. Then the hypermesh optistruct function is used to get the stress nephogram, and the optimized idea is brought forward to the position of weak structure.The results showed that the dynamic characteristics of designed front sub-frame of magnesium alloy meet the front sub-frame use requirements.Key Word: Front sub-frame，Automotive lightweight design，Magnesium alloy，Finite element method目录中文摘要ABSTRACT第一章绪论---------------------------------------------------- 11.1 课题研究意义--------------------------------------- 11.2 课题研究背景--------------------------------------- 11.3 本课题研究的主要内容------------------------------- 2第二章前副车架总体方案设计----------------------------------- 32.1 前副车架简介--------------------------------------- 32.1.1 副车架的作用--------------------------------- 32.1.2 汽车前副车架的发展历史----------------------- 32.2 前副车架设计方案----------------------------------- 32.2.1 副车架功能设计要求--------------------------- 42.2.2 前副车架形状--------------------------------- 42.2.3 前副车架型式的选取--------------------------- 42.2.4 前副车架工艺分析----------------------------- 52.2.5 前副车架与车身的连接方式--------------------- 52.2.6 前副车架材料的选取--------------------------- 62.2.7 前副车架主要部件----------------------------- 72.2.8 前副车架几何建模----------------------------- 72.2.9 前副车架结构特点----------------------------- 8 第三章结构强度分析理论--------------------------------------- 93.1 强度理论------------------------------------------- 93.2 前副车架所受载荷概述------------------------------- 113.3 前副车架计算工况选择------------------------------- 11 第四章前副车架有限元分析------------------------------------- 134.1 有限元分析理论及应用------------------------------- 134.1.1 有限元分析理论------------------------------- 134.1.2 有限元分析法在汽车行业中的应用--------------- 134.2 有限元分析模型建立--------------------------------- 144.2.1 Hypermesh软件介绍--------------------------- 144.2.2 前副车架有限元建模过程----------------------- 154.2.3 单元的选用和网格划分------------------------- 164.2.4 前副车架有限元模型--------------------------- 164.2.5 设置材料特性和单元属性----------------------- 164.2.6 施加刚性连接和载荷工况----------------------- 174.3 前副车架有限元计算--------------------------------- 184.4 前副车架优化设计思路------------------------------- 20 第五章总结与展望--------------------------------------------- 21 参考文献------------------------------------------------------- 22 致谢----------------------------------------------------------- 23上海理工大学本科生毕业设计（论文）第一章绪论1.1 课题研究意义汽车的底盘性能无外乎舒适性、操控性两大主题，而这两大功能又是一对相互制约的矛盾。
国产车辆架构优化方案模板
国产车辆架构优化方案模板背景随着汽车产业不断发展，国产车辆在市场中占有越来越大的份额。
与此同时，消费者对于车辆质量和性能的要求也逐渐提高。
而车辆架构作为车辆的基础，直接影响到车辆的性能、安全以及驾驶体验等方面。
因此，对于国产车辆的架构进行优化显得尤为重要。
需求针对当前国产车辆架构所存在的问题，需要提出相应的优化方案。
具体要求如下：•提高车辆的安全性；•提升车辆的驾驶体验；•综合考虑车辆的性能、成本等因素；解决方案基于对当前国产车辆架构进行深入分析，针对存在的问题提出如下优化方案：1. 采用先进的材料和工艺目前，大部分国产车辆在车架及其它相关部件材料上使用的是低成本、低强度的钢材，这导致了车辆的整体安全性能较低。
因此，建议在车架材料的选择上采用高强度、高韧性的特种材料，如碳纤维等。
同时，采用先进的加工工艺，如复合成型等，可以降低车架重量，提高车辆的操控性和燃油效率。
2. 引入智能技术如今，智能科技在汽车领域蓬勃发展，新一代车辆结构也需要引入智能技术，通过智能传感器和控制器等设备实现对车辆的实时监控和控制。
例如，采用智能底盘控制系统可以实现对车辆的悬挂、制动、转向等控制，提高车辆的行驶稳定性和安全性。
3. 减少车辆重心高度车辆重心高度是影响车辆稳定性的重要因素之一。
较高的重心会降低车辆的操控性和路面附着力，增加车辆的翻车风险。
因此，通过降低车辆重心高度，可以提高车辆的稳定性。
例如，使用大口径轮辋、低压胎，将引擎、底盘等重量集中在车辆中央，可以有效降低车辆的重心高度。
4. 优化车辆布局结构车辆的布局结构直接关系到车辆的乘坐体验和舒适度。
因此，应优化车辆的布局结构，使之更加人性化和合理。
例如，采用前置后驱的布局结构，可以提高车辆的操控性和转弯半径；针对电动车辆，半轴式布局和集成驱动器的设计方式可以降低车辆整体底盘高度，提高车辆的行驶稳定性。
总结以上就是国产车辆架构优化方案模板的具体内容。
通过对当前车辆架构问题的深入分析，提出相应的解决方案，能够有效地提高车辆的安全性和性能表现，同时提升用户的驾驶体验。
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轿车前舱结构性能综合优化
高云凯 孙 芳 程金山 余海燕
同济大学, 上海, 201804
摘要 : 为了改进汽车碰撞安全等性能, 对国内某轿车新产品前舱进行了优化分析 。根据原有几何模 型, 建立了有限元分析模型并进行了静力、 模态和 100% RB 碰撞分析; 参பைடு நூலகம்该车总布置和接头位置 , 建 立了前舱结构的局部体单元模型并进行多工况拓扑优化; 对原设计进行了静力 、 模态和等效静态 100% RB 碰撞综合工况结构尺寸优化 ; 根据优化结果修改模型, 并进行了校核计算。 结果表明: 经过优化 , 车 身 100% RB 碰撞性能得到改善且前舱一阶弯曲模态 、 弯曲刚度 、 扭转刚度均提高近 10% 。 关键词: 碰撞安全性 ; 拓扑 ; 尺寸优化; 等效碰撞力 中图分类号 : U 463. 82 文章编号: 1004 132X( 2010) 04 0394 06
年代初就已经开始了这方面的研究, 至今拓扑优 化技术已经得到了比较广泛的应用[ 2 3] 。本文尝 试利用拓扑优化和传统尺寸优化的综合来提高国 内某 A 级车碰撞安全性等。
1
原设计的结构分析
前舱结构是影响正面碰撞 ( 简称 正碰 ) 性能
收稿日期 : 2009 助项目 ( 2008005)
04
03
基金项目 : 上海市数字化汽车车身 工程重点 实验室开 放基金资
加载力 / 位移 = 150 5111 3N/ m m 1. 3
9 8
2 5 / 0 72 =
前舱正面碰撞安全性分析 对前半部分车身其他部件分别建立了详细模
型, 对后半部分车身建立了等效替代模型, 最后总 装成碰撞安全分析模型, 如图 4 所示。 该有限元模 型单元总数为 415 524 , B 柱后部分简化的等效模 型单元定义为刚体。 模型中前排座椅质量用质量 单元模拟 , 驾 驶员侧 和副驾 驶侧的 座椅 分别用 20kg 和 18kg 的质量点代替。 同时调整模型整车 质量分布 , 使其与实际整车质量分布相同, 且整车 重心位置满足原车空载轴荷比。 在前排左右座椅 处分别建立两个 77kg 的质量点来代替假人质量, 后排右侧建立 50kg 的质量点代替假人质量。
394
轿车前舱结构性能综合优化
高云凯
孙
芳
程金山等
数据的误差在工程实验误差范围内。前舱第一阶 弯曲模态振型如图 1 所示。
图3
前半车身弯曲刚度计算模型
梁前端位移为 0 72m m 。 计算前舱当量静态弯曲刚度为
图1 前舱第一阶弯曲模态振型图
计算前舱扭转刚度时, 约束前半车身模型后 端 X、 Y、 Z 三个方向位移自由度( 图 2) 。 用梁单元 模拟台架试验中的加 载梁并且约束 中间节点处 X、 Y、 Z 方向平动自由度以及 Y 、 Z 方向转动自由 度, 梁两端与车身塔形支座用刚性单元 RBE2 连 接, 释放刚性单元 RBE2 的 X 、 Y、 Z 方向转动自由 度。 梁两端加一力偶 , 大小等于整车前轴荷扭矩 4600N m。
碰撞能量的吸收特性 , 寻求改善车身结构耐撞性 的方法, 使得车身结构在外力冲击下能以预计的 方式变形 , 其变形量能控制在一定的范围内。 拓扑优化技术弥补了传统设计方法的不足, 使得汽车设计能够从概念设计阶段开始就借助计 算机进行模拟, 降低设计成本 , 同时从整体上提高 汽车产品的性能
[ 1]
。国外汽车工业从 20 世纪 90
Structure Comprehensive Optimization for Front Body- in- white of Car Gao Yunkai Sun Fang Cheng Jinshan Yu H aiyan T o ng ji Universit y, Shang hai, 201804 Abstract: In order t o improv e t he perfo rmance of vehicle s passive safet y and ot her perfo rmance, engine co mpar tm ent o f a domestic car w as o pt imized. According to t he o riginal g eo metr ic model, a finite element analy sis mo del w as established and t he st at ic, mo dal and 100% RB ( rigid bar rier ) col lision analy sis w ere ex ecut ed. Co nsidering the general arrangement and t he joint positio n of t he car, the solid elem ent model w as est ablished and t he mult i- case t opo logy optim izat ion w as car ried out. Size optimizat ion w as implem ent ed f or t he orig inal design under t he int eg rat ed case w hich includes st atic, mo dal and equivalent - stat ic 100% RB case. According to the result s of t opo logy optimizat ion and size opt imizat ion, t he FEM w as modified and validat ion w as carried o ut . T he result s indicat e t hat the perfo rmance of 100% RB impact has been improved and t he f irst order bending mo de, bending st iff ness, t orsio n st iff ness of t he fro nt end are increased near ly by 10% , respectively. Key words: crashw ort hiness; t opolog y; size opt im ization; equivalent impact for ce
中国机械工程第 21 卷第 4 期 2010 年 2 月下半月
( a) 体单元 优化空间 图 5 原始模型驾驶室 B 柱下端加速度曲 线
5 中可以看出 , 15m s 到 35ms 这段时间减速度值 较低 , 动能未被充分吸收。这与理想的汽车正面 碰撞特性曲线相比尚有差别, 说明该车的正面碰 撞特性尚未达到最佳。 分别在左右 A 柱、 仪表板安 装管梁、 加速踏 板位置、 离合器踏板位置、 歇脚踏板位置取一点来 计算 各关键点处的侵入量。计算结 果如表 1 所 示。由表 1 可知, 加速踏板、 离合器踏板、 歇脚踏 板处侵入量比较大, 三者均大于 70mm 。引起较 大侵入量的主要原因是前舱吸能部件未能充分吸 收碰撞能量, 另外就是前纵梁延伸段在碰撞后期 发生折弯变形, 导致与其相连的前围板变形较大, 连接在前围板上的各踏板也随着后移 , 导致侵入 量过大, 从而可能对乘员造成伤害。这说明整车 结构需要进一步改进。
图2
前半车身扭转刚度计算模型
选用塔形支座悬架安装孔中心处 Z 向位移来 计算前车身相对扭转角 , 计算得 Z 向位移分别为 1 64mm 和 1 69mm , 加载梁长度为 1 12m , 则相 对扭转角度为
= ar ctan ( ( 1. 64 + 1. 69 ) / 1120 ) = 0. 1704 图4 正面碰 撞安全分析有限元模型
比参考车型前舱扭转刚度约 低 8 7% , 前舱扭转 刚度不足 , 需要进行优化改进。 计算前舱弯曲刚度时 , 约束前半车身模型后 端和塔形支座孔中心处 X 、 Y、 Z 三个方向位移自 由度 , 将 P T ( 发动机、 离合器、 变速器、 主减速器和 差动器的总称) 质量乘动载系数 2 5 加载在 PT 安 装位置处 , 计算模型如图 3 所示。 采用前纵梁前端 Z 向位移来评价前舱弯曲刚度大小。 计算得前纵
表1
位置 侵入量 左A柱 右A柱 6. 9 4. 8
( b) 拓扑优化计算模型 图 6 体单元拓扑优化 模型
题, 包括材料的非线性、 接触的非线性和冲击载荷 的非线性。由于该车为发动机前置驱动形式 , 发 动机、 离合器、 变速器、 主减速器和差速器作为一 个大总成 , 支承在副车架上。这个总成质量大、 刚 度大 , 受到撞击后基本不变形。在正面碰撞中, 这 个总成受到撞击后会 随着支承的变 形而向后运 动, 并直接撞击前围板。由于前围板的刚度比较 小, 所以由此引起的变形会造成对乘员舱的侵入, 有可能直接挤伤乘员。鉴于此 , 在抗撞性设计时, 一般 将 PT 安装点前 部结构设计成 碰撞吸能结 构, 尽量多地通过该区域结构的塑性变形来吸收 碰撞中的能量, 而 PT 安装点后部的结构刚度设 计成相对大, 以此保护乘员安全。在正面碰撞时, PT 安装点后部结构近似 弹性变形 , 因此可以用 静态等效加载拓扑优化的方法来提高结构刚度, 使得结构变形最合理 , 材料分配更佳。 本文中体单元碰撞工况拓扑优化主要是针对 前舱 PT 安装点后部结 构, 加载力选择 了 100% RB 碰撞 20m s 时 前纵梁 PT 安装点 处截面力以 及上纵梁前端截面力。选择 20ms 时刻是由于此 时前纵梁前段波纹管已经受压变形吸能 , 传递给 前纵梁 PT 安装点后段的力达到峰值点。 整车 100% RB 碰撞 60ms 时车身碰撞能量基 本被吸收 , 此时车身压缩变形最大。在前纵梁上 按车身从前到后方向取 10 个点, 在 100% RB 碰 撞 60m s 时刻取出各点位移值 , 将各点位移缩小 10% , 连成曲线 , 如图 7 所示。优化约束前纵梁上